DD284697A5 - Verfahren zur erzeugung von massenstahl - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Massenstahl und wird im Huettenwesen angewendet. Die Erfindung beinhaltet das Schmelzen eines kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in einem Stahlschmelzaggregat, seinen Abstich in eine Pfanne und die Zugabe schlackenbildender Stoffe, eines Reduktionsmittels und waermevorbehandelter, Legierungselemente enthaltender Oxidstoffe. Dabei beginnt man mit der Zugabe der genannten Oxidstoffe nach dem Abstich von nicht weniger als 0,25 und nicht mehr als 0,5 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, setzt die Zugabe waehrend des Abstichs dieses Halbproduktes fort und beendet sie vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes. Die Zugabe des Reduktionsmittels erfolgt nach der Zugabe der genannten Stoffe und wird vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes abgeschlossen. Dadurch wird die Verunreinigung des Stahls durch nichtmetallische Einschluesse gesenkt und die Qualitaet des Stahls verbessert. Am effektivsten ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Erzeugung von Manganstahl.{Verfahren; Massenstahl; Huettenwesen; Stahlschmelzaggregat; Reduktionsmittel; Oxidstoffe; Legierungselemente; Abstich; kohlenstoffhaltiges Halbprodukt}
Description
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die Herstellungskosten zu senken und die Qualität des erzeugten Stahls zu verbessern.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung von Massenstahl, das das Schmelzen eines kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in einem Stahlschmelzaggregat, seinen Abstich in eine Pfanne und die Zugabe schlackenbildender Stoffe, eines Reduktionsmittels und wärmevorbehandelter, Legierungselemente enthaltender Oxidstoffe in die Pfanne beinhaltet, zu schaffen, das es ermöglicht, die Verunreinigung des erzeugten Stahls durch nichtmetallische Einschlüsse zu senken bei gleichzeitiger Verringerung des Herstellungsaufwandes.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurchg gelöst, daß mit der Zugabe der wärmevorbehandelten Oxidstoffe nach dem Abstich von nicht weniger als 0,25 und nicht mehr als 0,5 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes begonnen wird, die Zugabe während des Abstichs dieses Halbproduktes fortgesetzt und vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes zu Ende geführt wird, wobei die Zugabe des Reduktionsmittels nach der Zugabe der Oxidstoffe erfolgt und vor Abschluß des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes beendet wird.
Die Verwendung eines wärmevorbehandelten Oxidstoffs verringert deshalb die Gassättigung des Stahls, weil während der Wärmebehandlung praktisch vollkommen das Hydratwasser aus dem Oxidstoff entfernt wird.
Die Senkung der Gassättigung des Stahls während seines Herstellungsprozesses erfordert keine anschließende Evakuierung und andere Behandlungsmethoden des Stahls zur Senkung seines Gasgehalts.
Ein niedriger Gehalt an Gasen im Stahl wie Wasserstoff und Stickstoff verbessert die Qualität des Stahls, da stark die Neigung zur Flockenbildung im Stahl und die Verunreinigung durch nitridphosphorhaltige Einschlüsse zurückgeht.
Außerdem zerfallen bei der Wärmebehandlung des Oxidstoffs die im nichtwärmebehandelten Stoff vorhandenen Karbonatverbindungen. Deshalb verhindert die Verwendung wärmebehandelter Oxidstoffe bei der Erzeugung von Stahl, der mit beliebigen Elementen legiert wird, ein Aufschäumen der entstehenden Schlackenschmelze und deren Auswürfe aus der Pfanne
und verringert auch erheblich den Gehalt an nichtmetallischen Oxideinschlüssen im fertigen Stahl. Das führt zu einer Verbesserung der Stahlqualität und ermöglicht es, auf ein zusätzliches Reinigen des Stahls von nichtmetallischen Einschlüssen zu verzichten, wodurch auch der Herstellungsprozeß des Stahls billiger wird. > Die Zugabe wärmevorbehandelter Stoffe während des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts beschleunigt das Schmelzen des Oxidstoffs und fördert die Bildung einer homogenen Schlackenschmelze, indem verhindert wird, daß Oxidstoff in die Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts gerät.
Die Zugabe der Oxidstoffe in die Pfanne während des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts, nachdem nicht weniger als 0,25 seiner Masse in die Pfanne abgestochen ist, gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Oxidstoffs über die Oberfläche des flüssigen Metalls.
Das geschieht deshalb, weil beim Füllen der Pfanne mit Metall zu mindestens 0,25 ihrer Höhe diese Menge ausreicht, daß die kinetische Energie des Strahls des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts vollkommen im Innern der Masse dieses Halbprodukts gelöscht wird. Deshalb entstehen an der Oberfläche des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts keine Wellen und andere Erregungen.
Die aufsteigenden Konvektionsströme des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts besitzen eine verhältnismäßig hohe Energie und sind nicht in der Lage, den Oxidstoff, der eine geringere Dichte als das kohlenstoff ha Kige Halbprodukt hat, mit sich in die Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts zu reißen. Dabei kommt es nicht zu einem intensiven Vermischen der oberen Schichten des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts, wodurch fast vollkommen die Bildung einer festen Metallhaut an der Oberfläche des Oxidstoffs verhindert wird, die sein schnelles Schmelzen verzögert (im folgenden wird dieser Vorgang als „Metallisierung" des Oxidstoffs bezeichnet). Dadurch wird das Schmelzen des Oxidstoffs in der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts und die Verunreinigung dieses Halbprodukts durch im Oxidstoff enthaltene nichtmetallische Einschlüsse verhindert, wodurch die Qualität des Stahls verbessert wird.
Die Zugabe einer bestimmten Menge des Reduktionsmittels und die Eingabe der Oxidstoffe vor Beendigung des Abstichs der Hälfte des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes begünstigt einen effektiven Verlauf des Reduktionsprozesses und gewährleistet den gleichzeitigen Abschluß des Reduktionsprozesses und des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, wodurch der Prozeß der Stahlerzeugung beschleunigt wird. Das wird durch das intensive Schmelzen der das Legierungselement enthaltenden Oxidstoffe und auch der schlackenbildenden Stoffe hervorgerufen. Dabei zerfallen in der Schlackenschmelze die Komplexverbindungen der als Bestandteil des Oxidstoffes auftretenden sauren Oxide zusammen mit den Oxiden der Legierungselemente, entstehen thermodynamisch beständigere Verbindungen der basischen Oxide, die Bestandteile der schlackenbildenden Stoffe sind, mit den sauren Oxiden, wodurch das Legierungselement in der Schlackenschmelze aktiviert wird und sein Reduktionsgrad ansteigt. Das verringert den Verbrauch des für die Herstellung von Stahl mit bestimmter Zusammensetzung notwendigen Reduktionsmittels, was die Herstellung des Stahls verbilligt.
Die Bildung thermodynamisch beständiger Verbindungen der basischen Oxide, die Bestandteil der schlackenbildenden Stoffe sind mit den sauren Oxiden, die Bestandteil des Oxidstoffes sind, verbessert außerdem die Qualität des fertigen Stahls, weil dadurch die Entstehung nichtmetallischer Silikateinschlüsse in der Masse des flüssigen Metalls verhindert wird.
Bei der Verwendung beliebiger wärmevorbehandelter Oxidstoffe kann es während ihres Schmelzens bei der Berührung mit der Metallschmelze zur Gasentwicklung und folglich auch zum Aufschäumen der Schlackenschmelze nicht kommen. Das Fehlen gasförmiger Produkte der dissoziierten Oxide in der Schlackenschmelze fördert eine effektive Ausnutzung des Reduktionsmittels, verringert seine Verluste infolge der Reaktion mit dem Sauerstoff der gasförmigen dissoziierten Bestandteile und verbilligt die Stahlerzeugung, da keine zusätzlichen Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen notwendig sind und das Reduktionsmittel wirkungsvoll ausgenutzt wird.
Es ist zweckmäßig, als Oxidstoff einen bei etwa 900 bis 1 2500C wärmevorbehandelten manganhaltigen Oxidstoff zu verwenden.
Mangan ist Bestandteil der überwiegenden Mehrzahl von Massenstählen, in denen sein Gehalt von 0,2 bis 2,0 Ma.-% schwankt.
Das erweitert die Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die genannte Temperatur der Wärmevorbehandlung ist dadurch bedingt, daß praktisch alle im Hüttenwesen verwendeten Manganerze außer Hydratwasser auch noch Karbonatverbindungen des Mangans und andere Bestandteile enthalten. Darum ist die Verwendung von Roherz in pyrometallurgischen Prozessen mit Gasentwicklung verbunden, die mitunter zu Auswürfen der Schlackenschmelze und des Metalls aus dem Stahlschmelzaggregat und aus der Pfanne führt. Die Verwendung manganhaltiger Oxidstoffe, die bei einer Temperatur unter 900°C wärmevorbehandelt worden sind, führt zur Erhöhung des Verbrauchs des Reduktionsmittels, dessen Verluste während der Gasentwicklung zunehmen. Dabei sinkt der Reduktionsgrad des Mangans aus der Schlackenschmelze. Außerdem führt das zu einer Verteuerung des Stahls und Verschlechterung seiner Qualität infolge eines erhöhten Gehalts nichtmetallischer Einschlüsse im fertigen Stahl.
Durch die Wärmebehandlung der manganhaltigen Oxidstoffe bei einer Temperatur von 900°Cund darüber zerfallen alle Karbonatformen der Minerale, die Bestandteil des Manganerzes sind, und wird außerdem der Übergang des Mangans in Oxide mit einem geringeren Sauerstoffgehalt gefördert, wodurch weniger Reduktionsmittel verbraucht, mehr Mangan gewonnen, die Qualität des Stahls verbessert und eine Senkung seiner Kosten erzielt wird.
Die Wärmebehandlung der manganhaltigen Oxidstoffe bei einer Temperatur über 1250°C führt zur Bildung schwerreduzierbarer Mangansilikate wie Mn2SiO4 (Tephroit) oder MnSiO3 (Rhodonit). Außerdem bewirkt die Erhöhung der Temperatur der Wärmebehandlung eine Erhöhung der Schmelztemperatur des dabei entstehenden Stoffes, was ebenfalls negativ die Vollständigkeit dei Reduktionsprozesses beeinflußt und den Stahl durch nichtmetallische Einschlüsse verunreinigt, d.h. seine Qualität verschlechtert und ihn teurer macht.
Es ist erwünscht, bei der Herstellung von kochendem Stahl den manganhaltigen Oxidstoff Ln solcher Menge zuzusetzen, daß 2,30 bis 3,90kg Mangan auf eine Tonne kohlenstoffhaltiges Halbprodukt kommen.
Die herkömmliche Technologie der Erzeugung von kochendem Stahl in einem beliebigen Stahlschmelzaggregat (gewöhnlich in einem Sauerstoffkonverter oder in einem Siemens-Martin-Ofen) sieht das Schmelzen eines standardisierten (einheitlichen für alle fertigen Stähle mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung) kohlenstoffhaltigen Halbproduktes vor, das 0,05 bis 0,10 Masseanteile in % Kohlenstoff und 0,05 bis 0,10 Masseanteile in % Mangan enthält. Das Garschmelzen des Stahls zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung erfolgt gewöhnlich in einer Pfanne durch Zugabe von siliziumarmen (nicht mehr als 1,0% Silizium), kohlenstoffhaltigen Ferromengen, das für den kochenden Stahl gleichzeitig Legierungs- und Desoxydationsbestandteil ist. Man hat die stabilisierende Wirkung des kohlenstoffhaltigen Ferromangans in bezug auf den im kohlenstoffhaltigen Halbprodukt enthaltenen Sauerstoff festgestellt.
Mangan, das ein schwächeres Desoxydationsmittel ist als z. B. Silizium oder Aluminium, ist bei der Erzeugung von kochendem Stahl ein optimaler Stoff unter den Massenelementen, der die Erzeugung eines hochwertigen Stahls gewährleistet. Gewöhnlich beträgt der Mangangehalt im kochenden Stahl 0,25 bis 0,40 Masseanteile in %. Deshalb ermöglicht die Zugabe des manganhaltigen Stoffes in die Pfanne in solcher Menge, daß 2,30 bis 3,90 kg Mangan auf eine Tonne kohlenstoffhaltiges Halbprodukt kommen bei einer durchschnittlichen Ausbringung des Mangans von 75%, die Erreichung des vorgegebenen Mangangehaltes im fertigen Stahl und die Erzeugung eines hochwertigen Stahls mit niedrigen Kosten.
Wenn weniger als 2,3kg Mangan je Tonne kohlenstoffhaltiges Halbprodukt in die Pfanne gegeben werden, liegt sein Gehalt im fertigen Stahl unter 0,25%, wodurch der Sauerstoffgehalt im Metall ansteigt, das Metall in der Kokille schlecht kocht, die Qualität des Stahls sinkt, mehr Ausschuß entsteht und somit der Stahl teurer wird.
Die Zugabe von mehr als 3,9 kg Mangan je Tonne kohlenstoffhaltiges Halbprodukt in die Pfanne ist ebenfalls unerwünscht, da im Stahl vor dem Vergießen in diesem Fall eine erhöhte Menge an Mangan anzutreffen ist und folglich eine geringere Menge Sauerstoff, weshalb das Metall nach dem Vergießen schlecht kocht („schwaches Kochen"). Dadurch verschlechtern sich die Kristallisationsprozesse im Gußblock in der.Kokille, was zu einer Verschlechterung der Oberfläche der Walzerzeugnisse führt, d. h., zu einer Senkung der Qualität des Fertigerzeugnisses, zu höherer Ausschußquote und zur Verteuerung des Stahls. Es ist erwünscht, bei der Herstellung von kochendem Stahl Aluminium als metallisches Reduktionsmittel zu verwenden, dessen Verbrauch aus dem Massenverhältnis des zugeführten Aluminiums zum Mangan, das Bestandteil des herzustellenden Stahls ist, von (0,30 bis 0,32):(0,95 bis 1,05) bestimmt wird.
Nach seinen physikalisch-chemischen Eigenschaften ist Aluminium bei rationeller Verwendung einer der vorteilhaftesten Stoffe, die bei Reduktionsprozessen in der Metallurgie Verwendung finden. Aluminium hat eine wesentlich höhere Sauerstoffaffinität als Silizium, deshalb kann ein größerer Anteil des Legierungselements aus der Schlackenschmelze gewonnen werden. Als Oxydationsprodukt des Aluminiums entsteht Tonerde, die erheblich weniger die Aktivität des Legierungselements in der Schlackenschmelze beeinträchtigt als Kieselerde, das Oxydationsprodukt des Siliziums. Die Verwendung von Aluminium als Reduktionsmittel verbessert außerdem den Wärmehaushalt des Prozesses im Vergleich zu Silizium und ermöglicht im Bedarfsfall die zusätzliche Zugabe entsprechender schlackenbildender Stoffe in die Schlackenschmelze, z. B. von Kalk, ohne zusätzliche Energie für ihr Schmelzen zu verbrauchen.
Aluminium als Reduktionsmittel unterscheidet sich vorteilhaft von solchen Elementen wie Kalzium, Magnesium u. a., die eine größere Sauerstoffaffinität als Aluminium haben. Bei den praktisch in der Metallschmelze in der Pfanne anzutreffenden Temperaturen von 1550 bis 1620°C ist der Dampfdruck des Kalziums und Magnesiums ziemlich hoch, weshalb bei ihrem Schmelzen gasförmige Produkte entstehen, und zwar Kalzium- und Magnesiumdämpfe, die sich aus der Reaktionszone, in der die Reduktion abläuft, verflüchtigen, ohne mit dem Sauerstoff des Oxids zu reagieren, das das Legierungselement enthält. Die Aktivität von Kalzium bzw. Magnesium bei diesen Temperaturen kann gesenkt werden, indem man ihre Konzentration in der Legierung verringert, d.h., indem man Ballaststoffe in die Legierung zugibt, z.B., Eisen oder Silizium in solchen Mengen, die an 70 bis 95% herankommen. In diesem Fall braucht man zum Erwärmen und Schmelzen der Ballaststoffe zusätzliche Wärme, der Wärmehaushalt des Reduktionsprozesses verschlechtert sich und folglich auch der Ausbringungsgrad des Legierungselements aus der Schlackenschmelze.
Zu den notwendigen Elementen, die Bestandteil von kochenden Stahlmarken sind, gehören Kohlenstoff und Mangan, während Silizium und Aluminium besonders unerwünscht sind neben den gewöhnlichen schädlichen Begleitstoffen wie Schwefel und Phosphor. Deshalb wird der Aluminiumverbrauch bei der Herstellung von kochenden Stahlmarken nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dem Massenverhältnis des zugesetzten Aluminiums zum als Bestandteil des Stahls auftretenden Mangan von (0,30 bis 0,32):(0,95 bis 1,05) bestimmt.
Solch ein Verbrauch gewährleistet die volle Ausnutzung des Aluminiums zur Reduktion des Mangans aus der Schlackenschmelze und tritt als Begrenzungsfaktor in der ausgearbeiteten Variante des Verfahrens auf. Bei einem Aluminiumverbrauch unter dem Verhältnis 0,30: (0,95 bis 1,05) wird eine für die Herstellung von kochendem Stahl unzureichende Menge Mangan reduziert. Bei einem größeren Verbrauch wird ein Teil des Aluminiums für die Desoxydation des Metalls verbraucht, wodurch der notwendige Sauerstoffgehalt des Stahls geringer wird. Beim Vergießen kocht der Stahl in beiden Fällen schlecht, dadurch steigt die Ausschußquote beim Walzen, verschlechtert sich die Qualität des Stahls und steigen seine Kosten. Der Mangangehalt in kochenden Stahlmarken schwenkt von 0,20 bis 0,45%. Wenn weniger manganhaltiger Oxidstoff verwendet wird als zur Gewährleistung der unteren Grenze des Mangangehalts im Stahl notwendig ist, verschlechtern sich die Möglichkeiten einer Steuerung des Legierungsprozesses, da in diesem Fall die Menge des Manganoxids als Begrenzungsfaktor auftritt und nicht das Aluminium, wodurch zwei Möglichkeiten eines ungünstigen Verlaufes des Legierens bestehen: entweder desoxydiert das nicht restlos für die Reduktion verbrauchte Aluminium den Stahl bei einem höheren Ausbringungsgrad des Mangans aus der Schlackenschmelze und bei Erzielung eines Mangangehalts im Stahl gleich oder über 0,20% und verringert den Sauerstoffgehalt unter die zulässige Grenze, oder der Mangangehalt des Stahls erreicht nicht den notwendigen Wert, wenn der Reduktionsgrad des Mangans in den gewöhnlichen Grenzen liegt.
Ein höherer Verbrauch des manganhaltigen Stoffes verursacht nur eine Verteuerung des Stahls, weil seine Qualität dabei infolge des hohen Mangangehaltes, niedrigen Sauerstoffgehaltes und schlechten Kochens nach dem Vergießen sinkt und die Ausschußquote zunimmt.
Die beanspruchten Grenzwerte des Gehaltes von Aluminium und Mangan, genauer ihr Verhältnis (0,30 bis 0,32):(0,95 bis 1,05) gewährleistet die Herstellung eines hochwertigen Stahls mit geringeren Kosten.
Es ist günstig, bei der Erzeugung von Stahl, der mit Aluminium legiert ist, Aluminium als metallisches Reduktionsmittel zu verwenden, dessen Verbrauch aus dem Massenverhältnis des zugesetzten Aluminiums zum Mangan, das Bestandteil des herzustellenden Stahls ist, von (0,30 bis 0,32):(0,95 bis 1,05) zu bestimmen, wobei es zweckmäßig ist, mit der Zugabe der schlackenbildenden Stoffe erst nach der Zugabe des als Reduktionsmittel verwendeten Aluminiums zu beginnen und sie während des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne einzugeben, und nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes zusätzlich Aluminium in einer Menge von 0,45 bis 0,85kg je Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes zuzugeben und die Schmelze mit einem neutralen Gas zu durchblasen.
Die Hauptanforderung an die Eigenschaften von Material zum Kaltstanzen, das aus aluminiumlegiertem Stahl besteht, ist die Fähigkeit des Blechs usw. Flachprofils zum Dehnen und Tiefziehen bei der Herstellung von Werkstücken mit vorgegebener Form und Größe durch Kaltstanzen bei minimalen Abfällen und niedrigen Materialkosten. Das wird in dem Fall erreicht, wenn das Material hochplastische Eigenschaften besitzt, homogen im gesamten Volumen des gestanzten Bleches ist und seine Eigenschaften in der Zeit zwischen dem Walzen des Metalls und dem Stanzen von Werkstücken nicht ändert. Von allen mechanischen Eigenschaften hat die Größe der Fließgrenze und besonders das Verhältnis der Fließgrenze (σ,) zur statischen Festigkeit (σ2) den größten Einfluß auf die Fähigkeit des Stahls zum Tiefziehen. Ein niedriger Wert dieses Verhältnisses zeugt davon, daß der Stahl eine hohe Plastizität besitzt.
Bekanntlich hat der Stahl eine stark ausgeprägte Fähigkeit zum Tiefziehen bei —- « 0,6, eine gute Fähigkeit bei —*- = 0,65
σ2 σ2
bis 0,75 und eine schlechte Fähigkeit zum Tiefziehen bei — > 0,75.
Die plastischen Eigenschaften des Stahls lassen sich verbessern durch Schaffung einer optimalen chemischen Zusammensetzung hauptsächlich in bezug auf Mangan und Aluminium.
Bei der Zugabe von zusätzlichen Aluminium in der genannten Menge ist der Gehalt von Mangan und Aluminium im Stahl optimal und gewährleistet eine höchstmögliche Plastizität des Metalls, d. h. einen minimalen Ausschuß beim Walzen und Stanzen von Werkstücken aus diesem Stahl.
Die beanspruchte Technologie gewährleistet eine Verbesserung der Qualität des Metalls, einen hohen Ausstoß von brauchbarem Metall und folglich auch eine Senkung seiner Selbstkosten durch garantierte Einhaltung des vorgegebenen Aluminium- und Mangangehalts des Stahls.
In der erfindungsgemäßen Variante wird Aluminium zur Reduktion des Mangans und zum Desoxydieren und Legieren des Stahls in zwei Portionen zugesetzt.
Dadurch wird es möglich, vor der Zugabe der zweiten Aluminiumportion den Oxydationsgrad des Metalls in der Pfanne zu stabilisieren. Nach der Zugabe der ersten Aluminiumportion läuft in der Pfanne vor allem die Reduktion des Mangans aus den geschmolzenen manganhaltigen Oxidstoffen. Für die Desoxydation des Metalls wird dabei wesentlich weniger Aluminium verbraucht als für den Reduktionsprozeß.
Das erklärt sich dadurch, daß die in der Schlacke enthaltene und während des Reduktionsvorgangs zur Oxydation des Aluminiums verbrauchte Sauerstoffmenge um 1,5 bis 2,0 Größenordnungen größer ist als im Metall.
Selbst wenn man voraussetzt, daß die Geschwindigkeiten der Reduktioades Mangans und der Desoxydation des Metalls gleich sind, ist der Anteil der in der Masse des Metalls entstehenden Tonerdeprodukte der Reaktionen um 1,5 bis 2,0 Größenordnungen geringer als an der Trenngrenze Schlacke-Metall, d.h. in der Zone, in der die Reaktion abläuft. Mit anderen Worten, nach der Zugabe der ersten Aluminiumportion in die Pfanne darf der Gesamtgehalt des Aluminiums im Metall nur Spuren betragen. Nach der Reduktion des Mangans wird das Metall mit einem Inertgas zur Homogenisierung der chemischen Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls in bezug auf Mangan und Sauerstoff durchblasen.
Die Eingabe von zusätzlichem Aluminium in die Schmelze bewirkt ihre vollkommene Desoxydation und gewährleistet die Erzeugung von Stahl mit vorgegebenem Aluminiumgehalt.
Nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne vollendet sich die Reduktion der Legierungselemente aus ihren Oxiden. Dadurch werden günstige Bedingungen zur Legierung des Stahls mit Aluminium geschaffen, da zum Zeitpunkt der Zugabe des zusätzlichen Aluminiums in die Pfanne des Metall praktisch restlos bis zu einem Sauerstoffgehalt desoxydiert ist, der dem im fertigen Stahl entspricht. Darum wird das dem Metall zugesetzte Aluminium in diesem Fall nur zum Legieren genutzt.
Die Eingabe des zusätzlichen Aluminiums von weniger als 0,45 kg/t gewährleistet nicht die geforderte Qualität des Metalls, während eine Eingabe von mehr als 0,85kg/t zu einem erhöhten Aluminiumgehalt im Stahl führt, was ebenfalls unerwünscht
Das Durchblasen der Schmelze mit einem neutralen Gas gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des zusätzlichen Aluminiums in der Masse des Metalls.
Die Zugabe schlackenbildender Stoffe nach der Eingabe der ersten Aluminiumportion erhöht die Aktivität des Mangans in der Schlackenschmelze, verbessert den Reduktionsprozeß, gewährleistet, daß der Mangangehalt im fertigen Stahl sich in einem engbegrenzten Intervall befindet, verbessert die Qualität des fertigen Stahls und verringert den Ausschuß beim Walzen und Stanzen von Werkstücken aus dem erzeugten Stahl.
Die erfindungsgemäße Technologie gewährleistet eine Verbesserung der Qualität des hergestellten Stahls und eine Senkung der Selbstkosten des Metalls durch garantierte Einhaltung des vorgegebenen Aluminium- und Mangangehaltes im fertigen Stahl.
Auf diese Weise ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Massenstahl, diesen Stahl ohne Verwendung von Ferrolegierungen herzustellen und die Qualität des erzeugten Stahls bei Verbilligung des Herstellungsprozesses zu verbessern.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Beispielen erläutert werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man einen Massenstahl mit folgender Zusammensetzung erzeugen (Angabe in Masseanteile in %):
Kohlenstoff- 0,05 bis 0,5 Mangan - 0,25 bis 2,5 Eisen - Rest.
Außerdem kann der Massenstahl folgende Bestandteile enthalten (Angabe in Masseanteile in %):
Silizium bis 0,6 Aluminium bis 0,08 Chrom bis 2 Vanadium bis 0,2 Titan bis 0,2 und andere Elemente.
Das Verfahren zur Erzeugung von Massenstahl wird auf folgende Weise realisiert.
In einem Stahlschmelzaggregat in Form eines beliebigen bekannten Aggregats,z.B., eines Siemens-Martin-Ofens, Elektroofens oder auch eines Konverters mit oberem Gebläse, Bodengebläse und kombiniertem Gebläse bei Verwendung von Sauerstoff, Gas-Sauerstoff-Gemischen, neutralen und anderen Gasen, schmilzt man ein kohlenstoffhaltiges Halbprodukt mit beispielsweise folgender chemischer Zusammensetzung (Angabe in Masseanteile in %):
Kohlenstoff- 0,05bis0,3 Mangan - 0,05 bis 0,10
Silizium Ί ^ Aluminium /Spuren Schwefel bis 0,030 Phosphor bis 0,030 Eisen-Rest.
Die Festlegung eines Stahlschmelzaggregats zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Halbprodukts hängt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren von den Anforderungen ab, die an einen konkreten Massenstahl gestellt werden, und wird vom Herstellerbetrieb (Erzeuger) des Stahls getroffen.
Das im Stahlschmelzaggregat erzeugte kohlenstoffhaltige Halbprodukt wird in eine Pfanne abgestochen, deren Volumen dem Volumen des Stahlschmelzaggregats gleicht oder ein Vielfaches von ihm ist.
Während des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne gibt man schlackenbildende Stoffe hinzu (Kalk, Dolomit, Flußspat und/oder andere).
Sobald mindestens 0,25 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts, aber nicht mehr als 0,5 seiner Masse in die Pfanne abgestochen ist, gibt man während des Abstichs dieses Halbprodukts einen wärmevorbehandelten, Legierungselemente enthaltenden Oxidstoff hinzu.
Als die Legierungselemente enthaltende Oxidstoffe können manganhaltige Stoffe, aber auch chrom-, vanadium-, titanhaltige und andere Stoffe verwendet werden, die getrennt oder zusammen in die Pfanne in Abhängigkeit von der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung des geschmolzenen Stahls gegeben werden.
Die Zugabe der wärmevorbehandelten, die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe wird abgeschlossen, ehe der Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne beendet ist.
Nach der Zugabe der die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe wird ein Reduktionsmittel in die Pfanne zugesetzt, z. B., Legierungen auf der Grundlage von Aluminium, Kalzium, Silizium, Titan u.a.
Die Zugabe des Reduktionsmittels in die Pfanne wird abgeschlossen, ehe der Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts abgeschlossen ist. Im Ergebnis gewinnt man einen Stahl mit vorgegebener chemischer Zusammensetzung.
Die Verwendung wärmevorbehandelter Oxidstoffe beseitigt vollkommen das Aufschäumen der Schlackenschmelze in der Pfanne und Auswürfe des Metalls und der Schlacke aus der Pfanne während ihres Füllens mit kohlenstoffhaltigem Halbprodukt.
Der ruhige Ablauf des Reduktionsprozesses und die praktisch restlose Entfernung des Hydratwassers aus den wärmevorbehandelten, die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffen ermöglicht es, erheblich die Verunreinigung des erzeugten Stahls durch Wasserstoff und Stickstoff und durch nichtmetallische Einschlüsse, die beim Aufschäumen der Schlackenschmelze entstehen, zu vermindern und somit die Qualität des fertigen Stahls zu verbessern.
Der Vorgang der Reduktion der Legierungselemente aus den in die Pfanne gegebenen wärmevorbehandelten Stoffen dauert nicht lange und geht zusammen mit dem Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne zu Ende. Dabei erreicht der Ausbringungsgrad des Legierungselements aus dem Oxidstoff in den Stahl Werte von 90 bis 97 %, was wesentlich höher als der Ausbringungsgrad des Legierungselements bei Verwendung von Ferrolegierungen ist. Das alles trägt zur Verbilligung des erzeugten Stahls bei.
Der Beginn der Zugabe der wärmevorbehandelten, die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe in die Pfanne nach dem Abstich von mindestens 0,25 und höchstens 0,5 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts und die Beendigung ihrer Zugabe vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts und auch die Zugabe des Reduktionsmittels nach der Zugabe der Oxidstoff und vor Beendigung des A; >stichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts gewährleistet, daß das Schmelzen der die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe, das Schmelzen des Reduktionsmittels und der Prozeß der Reduktion der Legierungselemente aus der Schlackenschmelze gleichzeitig ablaufen. Außerdem fördert das einen intensiven Verlauf des Prozesses der Reduktion der Legierungselemente aus den Oxidstoffen und die Beendigung dieses Vorgangs zusammen mit der Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne, was zur Verbilligung des Stahls und Verbesserung seiner Qualität führt.
Wenn die wärmevorbehandelten, die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe in die Pfanne gegeben werden, ehe 0,25 Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne abgestochen worden ist, kommt es zur sogenannten „Metallisierung" des Oxidstoffs, d.h., zur Bildung einer festen Metallhaut auf seiner Oberfläche.
Das geschieht deshalb, weil zu Beginn des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne der fallende Strahl des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts eine hohe kinetische Energie besitzt, durch die in der Pfanne starke Konvektionsströme des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts entstehen, die in der Lage sind, Stoffe mit einer geringen Dichte (Oxidstoffe, die die
Legierungselemente enthalten) als das kohlenstoffhaltige Halbprodukt mit sich in ihre Masse zu reißen. Wenn Oxidstoffe in die Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts gelangen, entsteht auf ihrer Oberfläche eine feste Metallhaut („Metallisierung"), die das Schmelzen der Oxidstoffe verzögert. Dadurch verschlechtern sich die Bedingungen für das Schmelzen der Oxidstoffe, sinkt die Geschwindigkeit des Schmelzvorgangs und verschlechtern sich die Bedingungen für den Ablauf der Reduktion der Legierungselemente. Der Reduktionsprozeß wird schwer regulierbar.
Außerdem werden Bedingungen geschaffen, die die Erhöhung der Verluste des Reduktionsmittels infolge seiner unrationellen Verwendung begünstigen, d. h., bei denen ein Teil des Reduktionsmittels durch die Reaktion mit dem Luftsauerstoff verloren geht.
Infolge der „Metallisierung" schmilzt ein Teil der Oxidstoffe in der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts und verunreinigt dadurch den Stahl durch nichtmetallische Einschlüsse und verschlechtert seine Qualität.
Außerdem nimmt ein Teil der Oxidstoffe infolge der „Metallisierung" am Reduktionsprozeß nicht teil. Folglich muß der Gesamtverbrauch der wärmevorbehandelten, die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe zur Erzeugung eines Stahls mit bestimmter chemischer Zusammensetzung erhöht werden. Das alles verschlechtert die Qualität des Stahls und verteuert ihn.
Die Zugabe wärmevorbehandelter, die Legierungselemente enthaltender Oxidstoffe in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes verlängert den Legierungsprozeß des Stahls. Das geschieht deshalb, weil der Legierungsprozeß des Stahls bei solch einer Zugabe der Oxidstoffe in die Pfanne von der Diffusion der Oxidstoffe und der Reaktionsprodukte in die Reaktionszone begrenzt wird, d. h. von den kinetischen Umständen des Reaktionsablaufs, die wiederum von einer Reihe Faktoren abhängen: von der Temperatur, vom Mischen des Metalls und der Schlacke u.a.
Zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Reduktion der Legierungselemente aus den Oxidstoffen muß das Schmelzen der Oxidstoffe beschleunigt werden, wozu zusätzlich Wärme zugeführt und zusätzliche Energieträger aufgewendet werden müssen.
Zusätzlich muß ein intensives Mischen des Metalls durchgeführt werden, um die Ableitung der metallischen Produkte, d.h. der Legierungselemente, aus der Reaktionszone zu beschleunigen und auch, um sie gleichmäßig im Metall über die Höhe der Pfanne zu verteilen. Zu diesem Zweck muß die Stahlgießpfanne mit speziellen Vorrichtungen zum Mischen des Metalls ausgerüstet werden, oder das Mischen muß in speziellen Vorrichtungen zum Garschmelzen des Metalls bis zum Erreichen der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung und Temperatur vorgenommen werden.
Außerdem ist die Verlängerung des Legierungsprozesses in der Pfanne mit einem erhöhten Verbrauch des Reduktionsmittels verbunden, weil die in der Praxis gewöhnlich verwendeten Reduktionsmittel eine geringere Schmelztemperatur und Dichte haben als die wärmevorbehandelten, die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe, während ihre Sauerstoffaffinität größer als die der Legierungselemente ist. Darum schmelzen die in die Pfanne eingegebenen Reduktionsmittel schneller als die Oxidstoffe, ihre örtliche Konzentration in der Schlacken-Metall-Schmelze nimmt zu, wodurch das geschmolzene Reduktionsmittel an die Oberfläche der Schlackenschmelze steigt und durch die Reaktion mit dem Luftsauerstoff verbrennt. Ein bestimmter Teil des Reduktionsmittels wird für die Reaktion mit dem in der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes gelösten Sauerstoff verbraucht, wodurch die Menge der nichtmetallischen Einschlüsse im fertigen Stahl zunimmt und seine Qualität sinkt. Das alles verteuert den Stahl.
Wenn man das Reduktionsmittel in die Pfanne vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes gibt, kann der Reduktionsprozeß und der Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne gleichzeitig beendigt und der fertige Stahl mit hoher Qualität erzeugt werden.
Die Zugabe des Reduktionsmittels in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes führt, wie bereits erwähnt, zu seinem erhöhten Verbrauch, weil der Reduktionsprozeß unter anderen kinetischen Bedingungen abläuft, und verstärkt außerdem die Verunreinigung des Stahls durch nichtmetallische Einschlüsse, d. h. verschlechtert die Qualität des Stahls.
Es ist zweckmäßig, als Reduktionsmittel ein metallisches Reduktionsmittel zu verwenden.
Die Auswahl eines metallischen Reduktionsmittels ist durch die Notwendigkeit der Durchführung des Legierungsprozesses des Stahls bei Verwendung das Legierungselement enthaltender Oxidstoffe unter exothermen Bedingungen, d. h. mit Wärmeabgabe, bedingt. Die zusätzliche Wärme wird bei der Durchführung des Legierungsprozesses des Stahls in der Pfanne zum Erhitzen und Schmelzen der in die Pfanne gegebenen Oxidstoffe benötigt.
Wenn die Reduktion der Legierungselemente aus den Oxidstoffen endothermen Charakter trägt, muß die fehlende Wärme auf andere Weise zugeführt werden, z. B., durch zusätzliches Erwärmen des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts im Stahlschmelzaggregat, spezielles Erwärmen des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in der Pfanne durch Lichtbogen oder auf andere Weise, durch Verwendung exothermer Gemische, die zusätzlich in die Pfanne gegeben werden, oder mit Hilfe anderer Verfahren.
Das zusätzliche Erwärmen des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts im Stahlschmelzaggregat verursacht jedoch nicht nur den zusätzlichen Verbrauch eines Energieträgers und, falls das kohlenstoffhaltige Halbprodukt, z. B., in einem Sauerstoffkonverter hergestellt wird, einen zusätzlichen Roheisenverbrauch, sondern verschlechtert auch die Qualität des fertigen Stahls. Das geschieht deshalb, weil der Vorgang der Erhöhung der Temperatur des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts vor seinem Abstich aus dem Stahlschmelzaggregat mit einer Erhöhung des Sauerstoffgehalts des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts verbunden ist.
Für das Entfernen des zusätzlichen Sauerstoffs aus dem kohlenstoffhaltigen Halbprodukt benötigt man eine zusätzliche Menge des Desoxydationsmittels, wodurch wiederum die Menge der nichtmetallischen Einschlüsse im Stahl zunimmt und seine Qualität sinkt. Gleichzeitig erhöhen sich dabei die Kosten des Stahls. Das zusätzliche Erwärmen des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in der Pfanne durch elektrischen Lichtbogen oder auf andere Weise erfordert die Schaffung spezieller Ausrüstungen und einen zusätzlichen Energieverbrauch (z.B. Elektroenergie), wodurch der Stahl teuerer wird, was nicht immer bei der Erzeugung von Massenstahl gerechtfertigt ist.
Die Verwendung exothermer Gemische verteuert ebenfalls den Stahl und verschlechtert seine Qualität durch Erhöhung des Gehaltes an nichtmetallischen Einschlüssen im Stahl, und zwar an Produkten der exothermen Reaktionen.
Die Verwendung nichtmetallischer Stoffe als Reduktionsmittel ist weniger sinnvoll, da z. B. kohlenstoffhaltige Stoffe in Reduktionsprozessen zur Wärmeaufnahme führen, wodurch der Stahl teurer und seine Qualität schlechter wird, während Reduktionsmittel, die nichtmetallische Bestandteile in Form exothermer Zuschläge enthalten, ebenfalls unzweckmäßig sind, weil ihre Verwendung, wie bereits erwähnt, die Qualität des Stahls verschlechtert und ihn teurer macht.
Zusammenfassend kann man sagen, daß bei Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens es zweckmäßig ist, ein
metallisches Reduktionsmittel zu verwenden, das in den Stahl solch einen schädlichen Begleitstoff wie Schwefel zusätzlich nicht bringt, weshalb nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne kein zusätzlicher Arbeitsgang zur Tiefentschwefelung des Stahls notwendig ist. Das macht den Stahl billiger.
Beim Schmelzen von Manganstahl mit einer beliebigen chemischen Zusammensetzung verwendet man als Oxidstoff einen manganhaltigen Oxidstoff, der bei 900 bis 1 2500C wärmevorbehandelt wird.
Die Auswahl eines solchen Oxidstoffs, der Mangan als Legierungselement enthält, ist dadurch begründet, daß praktisch alle Massenstähle Mangan enthalten, dessen Menge in den Grenzen von 0,25 bis 12,5% schwankt.
Die Temperaturführung der bei 900 bis 12500C durchgeführten Wärmebehandlung ist durch die Notwendigkeit der Beseitigung des Hydratwassers aus dem Oxidstoff begründet, dessen Vorhandensein, wie bereits erwähnt, während des Legierungsprozesses des Stahls zum Aufschäumen der Schlacke, zu Auswürfen des Metalls und der Schlacke aus der Pfanne und auch zur Verunreinigung des fertigen Stahls durch Gase wie Wasserstoff und Stickstoff führt, was die Qualität des Stahls verschlechtert.
Außerdem zerfallen während der Wärmebehandlung des manganhaltigen Oxidstoffs bei diesen Temperaturen die im manganhaltigen Oxidstoff enthaltenden Karbonatverbindungen, die ebenso wie das Hydratwasser, wie bereits gesagt, das Aufschäumen der Schlacke und Auswürfe des Metalls und der Schlacke und Auswürfe des Metalls und der Schlacke aus der Pfanne und auch eine Verstärkung der Verunreinigung des Stahls durch Stickstoff und Wasserstoff und nichtmetallische Einschlüsse verursachen. Das führt zur Verschlechterung der Qualität des Stahls und seiner Verteuerung infolge der Notwendigkeit der Durchführung zusätzlicher Maßnahmen zur Reinigung des Stahls von Gasen und Verringerung der Menge der nichtmetallischen Einschlüsse.
Bei der Verwendung nichtwärmevorbehandelter oder bei einer Temperatur unter 900°C wärmevorbehandelter manganhaltiger Oxidstoffe, die Mangan in Form von MnOj (Pyrolusit) oder Mn3O4 (Hausmannit), aber auch als Bestandteil der Karbonatformen der Minerale vom Typ MnCO3, CaCO3 u.a. enthalten, kommt es bei ihrer Zugabe in die Pfanne zum Zerfall der Oxid- und Karbonatbestandteile unter Bildung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Die gasförmigen Zerfallsprodukte des Oxidstoffes bewirken das Aufschäumen der Schlackenschmelze in der Pfanne und Auswürfe des Metalls und der Schlacke aus der Pfanne.
Außerdem begünstigen sie den Übergang des Sauerstoffs aus der Luft in die Masse der Schlacken-Metall-Schmelze, einen verstärkten Verbrauch des Reduktionsmittels, eine erhöhte Menge nichtmetallischer Einschlüsse im fertigen Stahl und eine Verschlechterung seiner Qualität bei gleichzeitiger Verteuerung.
Die Wärmebehandlung des manganhaltigen Oxidstoffes bei einer Temperatur unter 9000C gewährleistet eine restlose Entfernung des Hydratwassers nicht, dessen Vorhandensein ebenfalls die Qualität des Stahls verschlechtert, indem es ihn zusätzlich durch nichtmetallische Einschlüsse, Stickstoff und Wasserstoff verunreinigt.
Es ist nicht zweckmäßig, die Wärmebehandlung des manganhaltigen Oxidstoffes bei einer Temperatur über 1 25O0C durchzuführen, da bei solchen Temperaturen der Oxidstoff schmilzt, wodurch sich seine physikalisch-chemischen Eigenschaften ändern, u. a. erhöht sich seine Schmelztemperatur. Das führt im folgenden zur Verlängerung des Reduktionsprozesses in der Pfanne und seiner wenig wirksamen Fortsetzung nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne.
Bei der Erzeugung von kochendem Stahl gibt man den manganhaltigen Oxidstoff in solcher Menge in die Pfanne, daß 2,30 bis 3,90 kg Mangan auf eine Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts kommen.
Das ermöglicht die Erzeugung von einem hochwertigen Stahl mit festgelegtem Mangangehalt, gleichmäßiger Verteilung des Mangans über die Höhe der Pfanne, ein normales Kochen des Metalls in der Kokille nach dem Vergießen des Stahls und eine erhöhte Ausbeute an brauchbarem Metall.
Bei einer Verringerung des spezifischen Verbrauchs des manganhaltigen Oxidstoffs unter 2,3kg Mangan je Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts sinkt der Mangangehalt im fertigen Stahl unter den geforderten Wert, der in erheblichem Maß den notwendigen Sauerstoffgehalt im Stahl vor dem Vergießen regelt, der wiederum die Qualität des fertigen Metalls bestimmt.
Der hergestellte Stahl ist in diesem Fall durch einen erhöhten Sauerstoffgehalt und ein schlechtes Kochen nach dem Vergießen gekennzeichnet, wodurch die Bildung einer Gußkruste während der Kristallisation des Gußblocks gestört wird, was zu einer Verschlechterung der Oberfläche der Walzerzeugnisse und einem erhöhten Ausschuß führt. Der Stahl hat dabei eine geringe Qualität.
Eine Erhöhung des spezifischen Verbrauchs des manganhaltigen Oxidstoffs über 3,90 kg je Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts führt zu einem erhöhten Mangangehalt im fertigen Stahl und folglich zur Verringerung des Sauerstoffgehalts des flüssigen Stahls vor seinem Vergießen bis aufwerte, die unter dem Mindestgehalt liegen, derein normales Kochen des Metalls in der Kokille und die Erzeugung von Walzgut mit hoher Qualität gewährleistet. Ein schwaches Kochen gewährleistet nicht die Entfernung der nichtmetallischen Einschlüsse und Gase aus der Masse des flüssigen Metalls, die Qualität des fertigen Walzguts verschlechtert sich bei gleichzeitiger Verteuerung des Stahls.
Beim Schmelzen von kochendem Stahl ist Aluminium als Reduktionsmittel verwendet worden, dessen Verbrauch aus dem Massenverhältnis des zugesetzten Aluminiums zum Mangan, das Bestandteil des herzustellenden Stahls ist, von (0,30 bis 0,32):(0,95 bis 1,05) bestimmt worden ist.
Die Zugabe des Alui-iiniums in die Pfanne wurde vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts abgeschlossen.
Die Festlegung der Massenverhältnisse von Aluminium und Mangan erfolgt unter Berücksichtigung folgender Besonderheit des Reduktionsprozesses in der Pfanne bei der Herstellung von kochendem Stahl.
Die hohe Intensität des Reduktionsprozesses, das Zusammenfallen des Schmelzens des Oxidstoffs und des Reduktionsmittels mit dem Reduktionsprozeß des Mangans und auch die gleichzeitige Beendigung des Reduktionsprozesses und des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne ermöglichte eine rationelle Ausnutzung des Aluminiums. Das Aluminium wird praktisch restlos zur Reduktion des Mangans genutzt, ohne mit dem im kohlenstoffhaltigen Halbprodukt gelösten Sauerstoff und mit dem Luftsauerstoff zu reagieren. Das verbessert die Qualität des kochenden Stahls durch Beseitigung in seiner Zusammensetzung primärer, nichtmetallischer, tonerdiger Oxideinschlüsse, und zwar der Produkte der Reaktion des Aluminiums mit dem im kohlenstoffhaltigen Halbprodukt gelösten Sauerstoff, und verbilligt den Stahl in Verbindung mit der rationellen Ausnutzung des Aluminiums bei gleichzeitigem Verzicht auf das Legieren mit manganhaltigen Ferrolegierungen.
Ein spezifischer Verbrauch des Aluminiums unter 0,30:(0,95 bis 1,05) des Mangans, das Bestandteil des herzustellenden Stahls ist, ist unzureichend zur Erreichung des vorgegebenen Mangangehalts im kochenden Stahl, was zu einem hohen Oxydationsgrad des Stahls, einem schlechten Kochen des Stahls in der Kokille nach dem Vergießen, einem erhöhten Ausschuß und einer Verschlechterung der Stahlqualität führt. Zur Erhöhung der Qualität des kochenden Stahls muß deshalb sein Mangangehalt erhöht werden. Wenn man zu diesem Zweck jedoch manganhaltige Ferrolegierungen in die Pfanne zusetzt, wird der Stahl teurer.
Bei einer Erhöhung des spezifischen Verbrauchs des Aluminiums über 0,32:(0,95 bis 1,05) des Mangans, das Bestandteil des herzustellenden Stahls ist, wird ein Teil des Aluminiums für die Reaktion mit dem in der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts gelösten Sauerstoff verbraucht, was zu einer Verschlechterung des Kochens des Stahls in der Kokille nach dem Vergießen einem erhöhten Gehalt an primären, nichtmetallischen, tonerdigen Oxideinschlüssen, und zwar Oxydationsprodukten des Aluminiums, zu einer Verschlechterung der Qualität des fertigen Stahls, einer erhöhten Ausschußquote und Verteuerung des Stahls führt.
Ähnliche negative Erscheinungen treten auch bei der Zugabe von Aluminium in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts auf.
Bei der Erzeugung von Stahl, der mit Aluminium legiert ist, wird Aluminium als Reduktionsmittel im gleichen Verhältnis zum Mangan verwendet wie bei der Herstellung von kochendem Stahl, aber nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne gibt man zusätzlich Aluminium hinzu in einer Menge von 0,45 bis 0,85 kg je Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts.
Die zusätzliche Zugabe von Aluminium ist durch die Notwendigkeit der Erzielung eines vorgegebenen Aluminiumgehalts des Stahls und einer rationellen Nutzung des Aluminiums bedingt.
Zusammen mit dem Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne geht auch der Prozeß der Reduktion des Mangans aus dem manganhaltigen Oxidstoff zu Ende. Deshalb wird das zusätzlich in die Pfanne gegebene Aluminium vorrangig zum Legieren des Stahls verwendet. Dadurch wird es möglich, einen Stahl mit vorgegebener chemischer Zusammensetzung in bezug auf den Aluminiumgehalt zu erzeugen und die Verunreinigung des Stahls durch nichtmetallische, tonerdige Einschlüsse infolge einer rationellen Verwendung des Aluminiums zu verhindern, wodurch die Qualität des Stahls steigt und seine Kosten sinken.
Das zusätzlich in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts gegebene Aluminium wird zu 93 bis 97% nutzbringend verwertet.
Bei einem Aluminiumverbrauch in der zusätzlichen Portion von weniger als 0,45 kg/t wird die notwendige Qualität des Metalls nicht erzielt, während eine Zugabe von mehr als 0,85 kg/t zu einem erhöhten Aluminiumgehalt im Stahl führt, was ebenfalls unerwünscht ist.
Bei der Herstellung von Stahl, der mit Aluminium nach der Reduktion des Mangans legiert wird, wird das Metall mit einem Inertgas, z. B. Argon, zur Erzielung einer gleichmäßigen chemischen Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls in bezug auf Mangan und Sauerstoff durchblasen.
Das Durchblasen der Schmelze mit Argon nach der Zugabe einer zusätzlichen Aluminiummenge gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Aluminiums in der Masse des flüssigen Metalls, wodurch die Qualität des Stahls verbessert und die Ausschußquote beim Walzen und Stanzen von Werkstücken aus dem hergestellten Stahl gesenkt wird.
In diesem Fall erfolgt die Zugabe der schlackenbildenden Stoffe nach der Zugabe der ersten Aluminiumportion. Dadurch steigt die Basizität der Schlacke und die Aktivität des Mangans in der Schlackenschmelze, indem der Prozeß der Reduktion des Mangans aus den Oxidstoffen beschleunigt wird. Das gewährleistet die Erzielung des vorgegebenen Mangangehalts des Stahls und verbessert seine Qualität.
Erzeugung von Chromstahl
Das Verfahren zur Erzeugung von Stahl wurde in einem 350t-Sauerstoffkonverter und das Garschmelzen des Metalls zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung in einer Pfanne durchgeführt.
Die Tabelle 1 enthält 15 Beispiele der Erzeugung von Chromstahl und ihre technologischen Kennwerte, die der beanspruchten Technologie entsprechen und über den Rahmen der beanspruchten Technologie hinausgehen.
| Tabelle | 1 | Ende | Zeitpunkt der Zugabe | Ende | Art des |
| lfd. | 3 | 5 | Reduktions | ||
| Nr. | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs, Anteil des | vor Beendigung des | vor Beendigung des | mittels | |
| abgestochenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts | Abstichs des k.H. | des Reduktionsmittels | Abstichs des k.H. | ||
| 6 | |||||
| 1 | Beginn | vor Beendigung des | Beginn | vor Beendigung des | Legierung auf |
| 1 | 2 | Abstichs des k.H. | 4 | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| 0,2 der gesamten Masse | nachdem | Aluminium | |||
| des kohlenstoffhaltigen | vor Beendigung des | Oxidstoff | vor Beendigung des | Legierung auf | |
| 2 | Halbprodukts (k.H.) | Abstichs des k.H. | Abstichs des k.H. | der Basis von | |
| 0,25 | nachdem | Aluminium | |||
| Oxidstoff | Legierung auf | ||||
| 3 | der Basis von | ||||
| 0,35 | nachdem | Aluminium | |||
| Oxidstoff | |||||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| nach Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| vor Beendigung des | vordem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | nach Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Aluminium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Seltenerd | |||
| metallen | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Silizium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Kalzium | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Legierung auf |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | der Basis von |
| Titan | |||
| vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | Kohlenstoff |
| Abstichs des k.H. | Oxidstoff | Abstichs des k.H. |
Fortsetzung der Tabelle
lfd. ChemischeZusammensetzungdes
Nr. kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, Angabe
in Masseanteile in %
Si
Mn
| 1 | 0,08 | Spuren | 0,06 |
| 2 | 0,09 | Spuren | 0,08 |
| 3 | 0,09 | Spuren | 0,07 |
| 4 | 0,10 | Spuren | 0,07 |
| 5 | 0,08 | Spuren | 0,07 |
| 6 | 0,08 | Spuren | 0,08 |
| 7 | 0,09 | Spuren | 0,08 |
| 8 | 0,10 | Spuren | 0,08 |
| 9 | 0,09 | Spuren | 0,08 |
| 10 | 0,10 | Spuren | 0,08 |
| 11 | 0,09 | Spuren | 0,06 |
| 12 | 0,10 | Spuren | 0,07 |
| 13 | 0,09 | Spuren | 0,08 |
| 14 | 0,09 | Spuren | 0,07 |
| 15 | 0,10 | Spuren | 0,07 |
| lfd. | Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, Angabe in Masseanteile in % | P | Si | Mn | Al | P | Al | Cr | Si | Cu |
| Nr. | 11 | 17 | 18 | 12 | 20 | 21 | 13 | 14 | 15 | |
| S | 0,013 | 1,07 | 0,72 | Spuren | 0,013 | 0,025 | 0,10 | 0,71 | 0,55 | |
| 1 | 10 | 0,012 | 1,05 | 0,72 | Spuren | 0,012 | 0,027 | 0,10 | 0,70 | 0,53 |
| 1 | 0,018 | 0,013 | 1,02 | 0,73 | Spuren | 0,013 | 0,023 | 0,13 | 0,68 | 0,55 |
| 2 | 0,017 | 0,013 | 1,08 | 0,72 | Spuren | 0,013 | 0,026 | 0,10 | 0,69 | 0,53 |
| 3 | 0,017 | 0,011 | 1,09 | 0,70 | Spuren | 0,011 | 0,025 | 0,09 | 0,70 | 0,52 |
| 4 | 0,019 | 0,012 | 1,07 | 0,74 | Spuren | 0,012 | 0,024 | 0,08 | 0,67 | 0,57 |
| 5 | 0,018 | 0,011 | 1,06 | 0,72 | Spuren | 0,011 | 0,021 | 0,10 | 0,72 | 0,51 |
| 6 | 0,019 | 0,013 | 1,05 | 0,69 | Spuren | 0,013 | 0,021 | 0,08 | 0,70 | 0,55 |
| 7 | 0,020 | 0,010 | 1,03 | 0,70 | Spuren | 0,010 | 0,023 | 0,12 | 0,73 | 0,52 |
| 8 | 0,020 | 0,011 | 1,02 | 0,71 | Spuren | 0,011 | 0,021 | 0,10 | 0,70 | 0,55 |
| 9 | 0,21 | 0,013 | 1,03 | 0,72 | Spuren | 0,11 | 0,67 | 0,54 | ||
| 10 | 0,020 | 0,012 | 1,10 | 0,74 | Spuren | 0,09 | 0,72 | 0,51 | ||
| 11 | 0,019 | 0,012 | 1,09 | 0,68 | Spuren | 0,08 | 0,70 | 0,50 | ||
| 12 | 0,018 | 0,012 | 1,03 | 0,69 | Spuren | 0,09 | 0,73 | 0,56 | ||
| 13 | 0,017 | 0,010 | 1,05 | 0,70 | Spuren | 0,10 | 0,72 | 0,48 | ||
| 14 | 0,019 | |||||||||
| 15 | 0,017 | |||||||||
| Fortsetzung der Tabelle 1 | ||||||||||
| lfd. | ||||||||||
| Nr. | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 2 | ||||||||||
| 3 | ||||||||||
| 4 | ||||||||||
| 5 | ||||||||||
| 6 | ||||||||||
| 7 | ||||||||||
| 8 | ||||||||||
| 9 | ||||||||||
| 10 | ||||||||||
| 11 | ||||||||||
| 12 | ||||||||||
| 13 | ||||||||||
| 14 | Chemische Zusammensetzung des | |||||||||
| 15 | fertigen Stahls, Angabe in Masseanteile | Chemische Zusammensetzung des fertigen Stahls, | ||||||||
| C | Angabe in Masseanteile in % | |||||||||
| 16 | S | Cr | Ni | Cu | ||||||
| 0,08 | 19 | 22 | 23 | 24 | ||||||
| 0,09 | 0,019 | 0,6 | 0,71 | 0,55 | ||||||
| 0,09 | 0,018 | 0,87 | 0,70 | 0,53 | ||||||
| 0,10 | 0,018 | 0,9 | 0,68 | 0,55 | ||||||
| 0,08 | 0,019 | 0,87 | 0,69 | 0,53 | ||||||
| 0,08 | 0,018 | 0,49 | 0,70 | 0,52 | ||||||
| 0,09 | 0,020 | 0,45 | 0,67 | 0,57 | ||||||
| 0,10 | 0,021 | 0,56 | 0,72 | 0,51 | ||||||
| 0,09 | 0,020 | 0,48 | 0,70 | 0,55 | ||||||
| 0,10 | 0,021 | 0,48 | 0,73 | 0,52 | ||||||
| 0,09 | 0,021 | 0,68 | 0,70 | 0,55 | ||||||
| 0,10 | ||||||||||
| 0,09 | ||||||||||
| 0,09 | ||||||||||
| 0,50 | ||||||||||
| Fortsetzung der Tabelle 1 | ||||||||||
| lfd. | ||||||||||
| Nr. | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 2 | ||||||||||
| 3 | ||||||||||
| 4 | ||||||||||
| 5 | ||||||||||
| 6 | ||||||||||
| 7 | ||||||||||
| 8 | ||||||||||
| 9 | ||||||||||
| 10 |
| 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | -13- | 284 697 | |
| 1 | 0,019 | 0,013 | 0,026 | 0,9 | 0,67 | 24 | |
| 11 | 0,019 | 0,012 | 0,029 | 0,84 | 0,72 | 0,54 | |
| 12 | 0,017 | 0,012 | 0,027 | 0,87 | 0,70 | 0,51 | |
| 13 | 0,020 | 0,012 | 0,020 | 0,85 | 0,73 | 0,50 | |
| 14 | 0,023 | 0,010 | 0,023 | 0,16 | 0,72 | 0,56 | |
| 15 | 0,48 | ||||||
In allen Beispielen bildet Eisen in der chemischen Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes und des fertigen Stahls den Rest.
lfd. Nr.
Grad der Ausbringung von Chrom, %
25
| 1 | 62,5 |
| 2 | 96,2 |
| 3 | 96,2 |
| 4 | 96,2 |
| 5 | 50,0 |
| 6 | 46,2 |
| 7 | 57,5 |
| 8 | 50,0 |
| 9 | 45,0 |
| 10 | 72,5 |
| 11 | 98,7 |
| 12 | 93,7 |
| 13 | 98,7 |
| 14 | 95,0 |
| 15 | 7,5 |
Grad der nichtmetallischen Einschlüsse
Oxide Sulfide Silikate
27
28
| 3,3 | 4,3 |
| 1,5 | 1,8 |
| 1,6 | 1,7 |
| 1,7 | 1,8 |
| 3,5 | 4,0 |
| 3,5 | 4,1 |
| 3,6 | 3,9 |
| 3,7 | 3,7 |
| 3,6 | 3,9 |
| 3,4 | 3,8 |
| 3,0 | 4,1 |
| 3,2 | 4,1 |
| 3,6 | 3,9 |
| 3,6 | 4,4 |
| 3,4 | 4,7 |
2,3 1,9 2,0 1,8 2,6 2,5 2,7 2,3 2,6 2,6 2,7 2,6 2,4 2,4 2,6
Als chromhaltiger Oxidstoff diente eine Konverterschlacke mit folgender chemischer Zusammensetzung, Masseanteile in %:
70,84-Cr2O3; 12,13-FeO; 9,35-AI2O3; 5,94-SiO2; 1,74-MgO.
Als schlackenbildender Stoff ist Kalk mit folgender Zusammensetzung (Masseanteile in %) verwendet worden: CaO-92; MgO-
6,5 und Flußspat.
Als metallisches Reduktionsmittel sind Legierungen auf der Basis von Aluminium, Seltenerdmetallen, Silizium, Kalzium und Titan verwendet worden. Als nichtmetallische Reduktionsmittel ist außerdem Kohlenstoff verwendet worden.
Der chromhaltige Stoff ist bei 1600°C wärmevorbehandelt worden.
Nach der Bildung eines kohlenstoffhaltigen Halbproduktes im Konverter und dem Erreichen einer Temperatur des Metalls von 164O0C wurde es im Verlauf von 6 Minuten in eine schamottegefütterte Stahlgießpfanne abgestochen.
Während des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes wurde in dem Zeitintervall, in dem die Pfanne mit 0,2 bis 0,6 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes gefüllt wurde, 13,5t chromhaltiger Oxidstoff, 1,5t Kalk und 0,02t Flußspat in die Pfanne gegeben. Anschließend wurde ein Reduktionsmittel in der für die Reduktion des Chroms notwendigen Menge zugesetzt.
Das Ende des Legierungsprozesses fiel mit dem Ende des Abstichs des Metalls in die Pfanne zusammen.
Das hergestellte Metall wurde mit Hilfe einer Stranggießmaschine (MNLS) zu Brammen mit einem Querschnitt von 250mm χ 1 550 mm vergossen, die zu Blech mit einer Dicke von 10mm bis 30 mm gewalzt wurden.
Die Tabelle 1 enthält die technischen Kennziffern des Verfahrens.
Das erzeugte Metall unterscheidet sich vom Metall, das nach dem bekannten Verfahren hergestellt wird, durch einen geringeren Grad der nichtmetallischen Einschlüsse, was von seiner höheren Qualität im Vergleich zu bekannten Verfahren zeugt.
Die in Tabelle 1 angeführten Beispiele unterscheiden sich durch die Auswahl des Reduktionsmittels, und zwar wurden als Reduktionsmittel Legierungen auf der Basis von Seltenerdmetallen, Silizium, Kalzium und Titan verwendet. Auch ein nichtmetallisches Reduktionsmittel wurde verwendet, und zwar Kohlenstoff.
Außerdem ist in diesen Beispielen der Einfluß der unterschiedlichen Zugaben der Oxidstoffe und des Reduktionsmittels in Abhängigkeit von der Menge des in die Pfanne abgestochenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts dargestellt.
Die Tabelle 1 enthält die technischen Kennziffern dieser Beispiele.
Die Nichtbeachtung der beanspruchten Merkmale in bezug auf den Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs und des Reduktionsmittels führt zu Abweichungen von der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung und folglich zur Verschlechterung der Qualität des Metalls. Bei der Verwendung eines nichtmetallischen Reduktionsmittels (Kohlenstoff) wird ein geringerer Ausbringungsgrad des Legierungselementes (Chrom) aus dem Oxidstoff und ein übermäßiges Aufkohlen des Metalls erreicht, was die Qualität des Stahls verschlechtert.
Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die besten Ergebnisse wie, z. B., die geringste Verunreinigung des fertigen Stahls durch nichtmetallische Einschlüsse bei einem hohen Ausbringungsgrad des Legierungselements bei den Schmelzprozessen erzielt worden sind, die dem beanspruchten Verfahren zur Erzeugung von Massenstahl entsprechen (Schmelze Nr. 2,3,4).
Erzeugung von beruhigtem Stahl
Die Erzeugung von beruhigtem Stahl wurde in einem 350t-Sauerstoffkonverter und das Garschmelzen des Metalls zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung in einer Stahlgießpfanne durchgeführt.
Die Tabelle 2 enthält 13 Beispiele der Erzeugung von beruhigtem Stahl und ihre technologischen Kennziffern, die der beanspruchten Technologie entsprechen und über den Rahmen der beanspruchten Technologie hinaus gehen.
| lfd. Nr. | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs, Anteil des abgestoßenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts (k.H.) | Zeitpunkt der Zugabe des Reduktionsmittels | Temperatur derWärme- behandlung, X |
| Beginn Ende | Beginn Ende | ||
| 1 | 2 3 | 4 5 | 6 |
0,2 der gesamten Masse des k.H.
0,25
0,35
0,5
0,6
0,2
0,6
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
nach Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des vordem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k. H. Oxi dstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
vor Beendigung des nachdem
Abstichs des k.H. Oxidstoff
| vor Beendigung des | 800 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 900 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1100 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1250 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1350 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1100 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1100 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1100 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1 100 |
| Abstichs k.H. | |
| vor Beendigung des | 1100 |
| Abstichs des k.H. | |
| nach Beendigung des | 1100 |
| Abstichs des k.H. | |
| vor Beendigung des | 800 |
| Abstichs des k.H. | |
| vor Beendigung des | 1350 |
| Abstichs des k.H. |
Fortsetzung der Tabelle 2
| lfd. | Chemische Zusammen | Mn |
| Nr. | setzung des kohlenstoff | 8 |
| haltigen Halbproduktes, | 0,06 | |
| Angabe in Masseanteile | 0,05 | |
| C | 0,П5 | |
| 1 | 7 | 0,05 |
| 1 | 0,06 | 0,06 |
| 2 | 0,05 | 0,06 |
| 3 | 0,05 | 0,06 |
| 4 | 0,06 | 0,06 |
| 5 | 0,06 | 0,05 |
| 6 | 0,06 | 0,05 |
| 7 | 0,07 | 0,05 |
| 8 | 0,07 | 0,05 |
| 9 | 0,06 | 0,06 |
| 10 | 0,07 | |
| 11 | 0,05 | |
| 12 | 0,05 | |
| 13 | 0,06 |
| lfd. Nr. | Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, Angabe in Masseanteile in % | Al | C |
| Si S P | 12 | 13 | |
| 1 | 9 10 11 | ||
Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren
0,020 0,021 0,019 0,020 0,019 0,020 0,020 0,021 0,020 0,021 0,019 0,019 0,020
0,010 0,010 0,009 0,010 0,011 0,011 0,010 0,010 0,011 0,011 0,010 0,009 0,011
0,33 0,57 0,56 0,57 0,39 0,38 0,39 0,42 0,56 0,32 0,36 0,40 0,45
0,20 0,21 0,21 0,20 0,19 0,19 0,20 0,21 0,19 0,19 0,21 0,20 0,21
0,021 0,022 0,019 0,020 0,020 0,020 0,020 0,021 0,021 0,022 0,020 0,019 0,021
Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren Spuren
0,011 0,010 0,010 0,010 0,011 0,011 0,010 0,010 0,012 0,011 0,011 0,010 0,011
0,18 0,17 0,18 0,18 0,19 0,17 0,18 0,17 0,16 0,17 0,17 0,16 0,19
| Fortsetzung der Tabelle 2 | Chemische Zusammensetzung des fertigen Stahls, Angabe in Masseanteile in % | P | Al |
| lfd. Nr. | Mn Si S | 17 | 18 |
| 14 15 16 | |||
| 1 | |||
0,032 0,030 0,031 0,030 0,031 0,032 0,030 0,028 0,031 0,022 0,028 0,023 0,32
Fortsetzung der Tabelle 2
lfd
Nr.
Ausbringungsgrad des Mangans, %
Grad der nichtmetallischen Einschlüsse Oxide Sulfide
Silikate
19
21
| 1 | 49,1 |
| 2 | 94,5 |
| 3 | 92,7 |
| 4 | 94,5 |
| 5 | 60,0 |
| 6 | 58,2 |
| 7 | 60,0 |
| 8 | 65,4 |
| 9 | 92,7 |
| 10 | 49,1 |
| 11 | 56,4 |
| 12 | 63,6 |
| 13 | 70,9 |
| 3,4 | 4,4 |
| 1,4 | 1,8 |
| 1,3 | 1,9 |
| 1,4 | 1,9 |
| 3,3 | 4,5 |
| 3,0 | 4,2 |
| 3,6 | 4,0 |
| 3,5 | 4,0 |
| 3,7 | 3,9 |
| 3,0 | 4,1 |
| 3,4 | 4,0 |
| 3,3 | 4,0 |
| 3,2 | 3,9 |
2,8
1,9 1,8 1,9 2,6 3,0 2,7 2,6 2/-I 2,4 2,8 2,9 2,7
In allen Beispielen bildet Eisen in der chemischen Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts und des fertigen Stahls den Rest.
Als Oxidstoff, der Mangan als Legierungselement enthält, diente ein rrjanganhaltiger Oxidstoff mit folgender chemischer Zusammensetzung, Masseanteile in %: MnO-54,8; SiO2-18,0; Fe2O3-2,3; AI2O3-3,0; CaO-5,0; MgO-2,1; C-2,2; P-0,15; S-0,015; übrige Begleitstoffe-12,435. Die Wärmevorbehandlung des Oxidstoffes erfolgte bei einer Temperatur von 800 bis
Nach der Bildung eines kohlenstoffhaltigen Halbproduktes und dem Erreichen einer Temperatur von 16450C wurde es in eine schamottegefütterte Stahlgießpfanne abgestochen. Als die Pfanne mit 0,2 bis 0,6 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes gefüllt war, hat man 4,0t des manganhaltigen Stoffes, 1,11 Kalk, 0,15t Flußspat, 0,82t einer Aluminiumlegierung und 1,0t Ferrosilizium mit65%igem Siliziumgehalt zugesetzt.
Der Prozeß der Legierung des Stahls mit Mangan wurde gleichzeitig mit dem Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne beendet und dauerte nicht mehr als 4 Minuten.
Der hergestellte Stahl wurde mit Hilfe einer Stranggießmaschine zu Brammen vergossen, die dann zu 20 mm dickem Blech gewalzt wurden.
Die durchgehende Ausbringung des Mangans vom Oxidstoff bis zum Stahl betrug 94,5%.
Die Verunreinigung des fertigen Metalls durch nichtmetallische Einschlüsse wurde nach dem mittleren Grad an je sechs Probekörpern für jede Art der Einschlüsse bestimmt. Man hat festgestellt, daß der durchschnittliche Grad für Oxide 1,4; für Sulfide 1,8 und für Silikate 1,9 gegenüber 3,4; 4,4 bzw. 2,8 für Stahl, der mit manganhaltigen Ferrolegierungen legiert ist, beträgt.
Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein hochwertiger Stahl hergestellt worden ist. Die Selbstkosten dieses Stahls sind durch die rationelle Ausnutzung des Mangans, das Bestandteil des Oxidstoffs ist, und des Reduktionsmittels, dessen Verluste infolge der Reaktion mit dem Luftsauerstoff praktisch beseitigt worden sind, gesenkt worden.
Außerdem kann man der Tabelle 2 entnehmen, daß bei Abweichungen von der beanspruchten Technologie die Kennziffern des erzeugten Stahls schlechter werden.
Die Beispiele der Schmelzen Nr. 2,3,4,12,13 entsprechen den technologischen Kennziffern des beanspruchten Verfahrens. In diesen Beispielen sind die günstigsten Kennwerte der Stahlqualität erzielt worden, und zwar die geringste Verunreinigung des Stahls durch nichtmetallische Einschlüsse bei einem hohen Ausbringungsgrad des Mangans aus den Oxidstoffen.
Verfahren zur Erzeugung von beruhigtem, titanhaltigem Stahl.
Das Verfahren zur Erzeugung von beruhigtem, titanhaltigem Stahl wurde in einem 350-t-Sauerstoffkonverter und das Garschmelzen zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung in einer Pfanne durchgeführt.
Die Tabelle 3 enthält 12 Beispiele der Erzeugung von beruhigtem titanhaltigem Stahl und ihre technologischen Kennwerte, die der beanspruchten Technologie entsprechen und über den Rahmen der beanspruchten Technologie hinausgehen.
| lfd. | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs, Anteil des | Ende | Abstichs des k.H. | Zeitpunkt der Zugabe des Reduktionsmittels | Ende |
| Nr. | abgestochenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts (k.H.) | 3 | vor Beendigung des | 5 | |
| Beginn | 0,2 der gesamten Masse vor Beendigung des | Abstichs des k.H. | Beginn | vor Beendigung des | |
| 1 | 2 | des k.H. | vor Beendigung des | 4 | Abstichs des k.H. |
| 1 | 0,25 | Abstichs des k.H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 2 | 0,35 | Abstichs des k.H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 3 | 0,5 | Abstichs des k.H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 4 | 0,6 | Abstichs des k.H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 5 | 0,2 | Abstichs des k.H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| nach Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 6 | 0,6 | Abstichs des k.H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 7 | 0,35 | Abstichs des k.H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 8 | 0,35 | Abstichs des k.H. | nachdem . | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 9 | 0,35 | Abstichs des k.H. | vordem | nach Beendigung des | |
| vor Beendigung des | Oxidstoff | Abstichs des k.H. | |||
| 10 | 0,35 | Abstichs des k.H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| Oxidstoff | Abstichs des k.H. | ||||
| 11 | 0,35 | nachdem | vor Beendigung des | ||
| Oxidstoff | Abstichs des k.H. | ||||
| 12 | nach dem | ||||
| Oxidstoff | |||||
lfd. Nr.
Temperatur der Wärmebehandlung des manganhaltigen Stoffes, °C
Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, Angabe in Masseanteile in % C Si
| 1 | 800 |
| 2 | 900 |
| 3 | 1100 |
| 4 | 1250 |
| 5 | 1350 |
| 6 | 1100 |
| 7 | 1100 |
| 8 | 1100 |
| 9 | 1100 |
| 10 | 1100 |
| 11 | 800 |
| 12 | 1350 |
| 0,07 | Spuren |
| 0,08 | Spuren |
| 0,07 | Spuren |
| 0,06 | Spuren |
| 0,06 | Spuren |
| 0,08 | Spuren |
| 0,08 | Spuren |
| 0,07 | Spuren |
| 0,06 | Spuren |
| 0,06 | Spuren |
| 0,07 | Spuren |
| 0,07 | Spuren |
lfd. Nr.
Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts, Angabe in Masseanteile in %
Mn
Al
10
11
12
| 0,06 | 0,021 | 0,015 | Spuren | Spuren |
| 0,06 | 0,021 | 0,016 | Spuren | Spuren |
| 0,07 | 0,022 | 0,014 | Spuren | Spuren |
| 0,06 | 0,020 | 0,014 | Spuren | Spuren |
| 0,06 | 0,021 | 0,015 | Spuren | Spuren |
| 0,07 | 0,019 | 0,013 | Spuren | Spuren |
| 0,07 | 0,019 | 0,013 | Spuren | Spuren |
| 0,07 | 0,022 | 0,014 | Spuren | Spuren |
| 0,06 | 0,023 | 0,015 | Spuren | Spuren |
| 0,06 | 0,021 | 0,013 | Spuren | Spuren |
| 0,07 | 0,021 | 0,013 | Spuren | Spuren |
| 0,06 | 0,022 | 0,012 | Spuren | Spuren |
lfd. Nr.
Chemische Zusammensetzung des fertigen Stahls, Angabe in Masseanteile in %
Si
Mn
14
15
16
| 0,07 | 0,21 | 0,88 | 0,021 |
| 0,08 | 0,22 | 1,43 | 0,021 |
| 0,07 | 0,20 | 1,44 | 0,022 |
| 0,06 | 0,21 | 1.42 | 0,020 |
| 0,06 | 0,20 | 0,90 | 0,021 |
| 0,08 | 0,20 | 0,87 | 0,020 |
| 0,08 | 0,21 | 0,9', | 0,019 |
| 0,07 | 0,22 | 1,09 | 0,022 |
| 0,06 | 0,22 | 0,48 | 0,023 |
| 0,06 | 0,21 | 0,68 | 0,021 |
| 0,07 | 0,20 | 0,75 | 0,021 |
| 0,07 | 0,19 | 1,15 | 0,022 |
lfd. Nr.
Chemische Zusamensetzung des fertigen Stahls, Angabe in Masseanteile in %
Ausbringungsgrad des Mangans, %
Al
Ti
18
19
20
21
| 0,015 | 0,031 | 0,048 | 58,6 |
| 0,016 | 0,033 | 0,084 | 97,8 |
| 0,014 | 0,034 | 0,085 | 97,8 |
| 0,014 | 0,033 | 0,085 | 97,1 |
| 0,015 | 0,030 | 0,047 | 60,0 |
| 0,013 | 0,028 | 0,045 | 58,1 |
| 0,013 | 0,030 | 0,050 | 59,3 |
| 0,014 | 0,031 | 0,062 | 72,9 |
| 0,015 | 0,030 | 0,022 | 30,0 |
| 0,013 | 0,030 | 0,036 | 44,3 |
| 0,014 | 0,028 | 0,030 | 48,6 |
| 0,013 | 0,029 | 0,06 | 77,9 |
In allen Beispielen bildet Eisen in der chemischen Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes und des fertigen Stahls den Rest.
| lfd. Nr. | Ausbringungsgrad des Titans, % | Grad der nichtmetallischen Einschlüsse | Silikate |
| Oxide Sulfide | 25 | ||
| 1 | 22 | 23 24 | |
| 1 | 53,3 |
| 2 | 93,3 |
| 3 | 94,4 |
| 4 | 94,4 |
| 5 | 52,2 |
| 6 | 50,0 |
| 7 | 55,5 |
| 8 | 68,9 |
| 9 | 24,4 |
| 10 | 40,0 |
| 11 | 33,3 |
| 12 | 66,7 |
| 3,2 | 4,3 |
| 1,3 | 1,8 |
| 1,4 | 1,9 |
| 1,3 | 2,0 |
| 3,1 | 4,0 |
| 2,8 | 4,1 |
| 3,3 | 4,4 |
| 3,5 | 4,3 |
| 3,0 | 4,3 |
| 2,9 | 4,2 |
| 3,0 | 4,1 |
| 2,7 | 4,4 |
2,7 1,7 1,9 1,8 2,3 2,6 2,8 2,7 2,8 2,8 2,7 2,6
Das Legieren mit Mangan und Titan wurde gleichzeitig durchgeführt. Als Legierungsstoffe wurden folgende Oxidstoffe verwendet:
1. Der gleiche wärmevorbehandelte manganhaltige Oxidstoff wie im Beispiel 2;
2. ein titanhaltiger Oxidstoff mit folgender chemischer Zusammensetzung (Masseanteile in %): TiO2-48,55; SiO2-0,6; MnO-2,65; FeO-20,0; Fe2O3-28,2.
Die Wärmevorbehandlung dieses Oxidstoffes erfolgte bei 8000C.
Es sind die gleichen schlackenbildenden Stoffe und das gleiche metallische Reduktionsmittel wie in den oben angeführten
Beispielen verwendet worden.
Nach der Bildung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes mit einer Temperatur von 1630°C im Konverter wurde es in eine
schamottegefütterte Pfanne abgestochen.
Nach dem Abstich von 0,2 bis 0,6 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne wurden Oxidstoffe zugesetzt:
12t manganhaltiger Oxidstoff, 1,15t titanhaltiger Oxidstoff, 1,5t Kalk, 0,2t Flußspat und 3,5t Reduktionsmittel.
Der hergestellte Stahl wurde auf einer Stranggießmaschine vergossen und dann zu 10 mm dickem Blech gewalzt.
Von den Blechen sind Proben zur Untersuchung genommen worden, die zeigen, daß bei Abweichungen von der beanspruchten Technologie und den beanspruchten Kennwerten des Verfahrens die Verunreinigung des Stahls durch nichtmetallische Einschlüsse fast um 2mal zunimmt und an die von mit Ferrolegierungen legiertem Stahl herankommt. Der verringerte Gehalt an der nichtmetallischen Phase bewirkt eine höhere Qualität des hergestellten Metalls. Durch einen hohen Ausbringungsgrad der
Legierungselemente sinken die Kosten des erzeugten Stahls.
Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß in den Beispielen der Schmelzen Nr. 2,3, 4,11,12 die besten Kennziffern der Qualität des erzeugten Metalls erzielt worden sind, und zwar die geringste Verunreinigung des fertigen Stahls durch nichtmetallische Einschlüsse bei einem hohen Ausbringungsgrad des Mangans und Titans aus den Oxidstoffen. Diese Schmelzen entsprechen
dem beanspruchten Verfahren.
-19- 248
Verfahren zur Erzeugung von kochendem Stahl.
Das Verfahren zur Erzeugung von kochendem Stahl wurde in einem 150-t-Sauerstoffkonverter und das Garschmelzen zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung in einer Pfanne durchgeführt. Es wurde der gleiche manganhaltige Oxidstoff wie im Beispiel 2 verwendet.
Die Tabelle 4 enthält 18 Beispiele der Erzeugung von kochendem Stahl und ihre technologischen Kennwerte, die der beanspruchten Technologie entsprechen und über den Rahmen der beanspruchten Technologie hinaus gehen.
| lfd. | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs, Anteil des | Ende | Zeitpunkt der Zugabe des Reduktionsmittels | Mangans, kg/t | Ende |
| Nr. | abgestochenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts, (k. H.) | 3 | 7 | 5 | |
| Beginn | vor Beendigung des | Beginn | vor Beendigung des | ||
| 1 | 2 | Abstichs des k. H. | 4 | Abstichs desk. H. | |
| 1 | 0,2 der gesamten Masse | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs des k. H. | |||
| 2 | 0,25 | vor Beendigung des | nach dem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 3 | 0,35 | vor Beendigung des | nach dem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 4 | 0,5 | vorBeendiigungdes | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 5 | 0,6 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 6 | 0,2 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 7 | 0,6 | nachdem Abstich | nachdem | vor Beendigung des | |
| desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 8 | 0,35 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 9 | 0,35 | vor Beendigung des | vordem | nach dem Abstich | |
| Abstichs des k. H. | Oxidstoff | desk. H. | |||
| 10 | 0,35 | vor Beendigung des | nach dem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 11 | 0,35 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 12 | 0,35 | vor Beendigung des | nach dem | vor Beendigung des | |
| Abstichs des k. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 13 | 0,35 | vor Beendigung des | nach dem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 14 | 0,35 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 15 | 0,35 | vor Beendigung des | nach dem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 16 | 0,35 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs des k. H. | |||
| 17 | 0,35 | vor Beendigung des | nachdem | vor Beendigung des | |
| Abstichs desk. H. | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 18 | 0,35 | nachdem | |||
| Oxidstoff | |||||
| Fortsetzung der Tabelle 4 | |||||
| lfd. | Temperatur der Wärmebehandlung Menge des zugesetzten | ||||
| Nr. | des Oxidstoffs, 0C | ||||
| 1 | 6 |
| 1 | 800 |
| 2 | 900 |
| 3 | 1100 |
| 4 | 1250 |
| 5 | 1350 |
| 6 | 1100 |
| 7 | 1100 |
| 8 | 1100 |
| 9 | 1100 |
2,0 2,3 3,1 3,9 4,3 3,1 3,1 3,1 3,1
lfd
Nr.
Temperatur der Wärmebehandlung des Oxidstoffs, 0C
Menge des zugesetzten Mangans, kg/t
| 10 | 1100 |
| 11 | 800 |
| 12 | 1350 |
| 13 | 1100 |
| 14 | 1 100 |
| 15 | 1100 |
| 16 | 1100 |
| 17 | 1100 |
| 18 | 1100 |
3,1 3,1 3,1 2,0 4,3 3,1 3,1 3,1 3,1
lfd
Nr.
Verhältnis Al: Mn
Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, Angabe in Masseanteile in %
Mn
11
12
13
| 1 | 0,25:0,9 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,013 | Spuren |
| 2 | 0,3:0,95 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,016 | 0,014 | Spuren |
| 3 | 0,31:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,017 | 0,013 | Spuren |
| 4 | 0,32:1,05 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,017 | 0,014 | Spuren |
| 5 | 0,35:1,1 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,016 | 0,014 | Spuren |
| 6 | 0,31:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,012 | Spuren |
| 7 | 0,31:1,0 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,016 | 0,012 | Spuren |
| 8 | 0,31:1,0 | 0,05 | Spuren | 0,06 | 0,015 | 0,012 | Spuren |
| 9 | 0,31:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,017 | 0,014 | Spuren |
| 10 | 0,31:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,05 | 0,017 | 0,013 | Spuren |
| 11 | 0,31:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,018 | 0,013 | Spuren |
| 12 | 0,31:1,0 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,016 | 0,012 | Spuren |
| 13 | 0,31:1,0 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,014 | Spuren |
| 14 | 0,31:1,0 | 0,05 | Spuren | 0,06 | 0,019 | 0,015 | Spuren |
| 15 | 0,25:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,019 | 0,015 | Spuren |
| 16 | 0,35:1,0 | 0,06 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,014 | Spuren |
| 17 | 0,31:0,9 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,016 | 0,012 | Spuren |
| 18 | 0,31:1,1 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,016 | 0,015 | Spuren |
| Fortsetzung | der Tabelle 4 | Angabe in Masseanteile inc | /o | Ausbringungs grad des Mangans, % |
| lfd. Nr. | Chemische Zusammensetzung des fertigen Stahls, | P | Al | |
| C Si Mn S | 19 | 20 | 21 | |
| 1 | 15 15 17 18 | |||
| 1 | 0,05 | Spuren | 0,17 | 0,018 | 0,013 | Spuren | 60,0 |
| 2 | 0,05 | Spuren | 0,24 | 0,016 | 0,014 | Spuren | 82,6 |
| 3 | 0,06 | Spuren | 0,32 | 0,017 | 0,013 | Spuren | 83,9 |
| 4 | 0,05 | Spuren | 0,37 | 0,017 | 0,014 | Spuren | 82,1 |
| 5 | 0,06 | Spuren | 0,3 | 0,016 | 0,014 | Spuren | 35,8 |
| 6 | 0,06 | Spuren | 0,2 | 0,018 | 0,012 | Spuren | 48,4 |
| 7 | 0,05 | Spuren | 0,22 | 0,016 | 0,012 | spuren | 54,8 |
| 8 | 0,05 | Spuren | 0,21 | 0,015 | 0,012 | Spuren | 48,4 |
| 9 | 0,06 | Spuren | 0,16 | 0,017 | 0,014 | Spuren | 32,2 |
| 10 | 0,06 | Spuren | 0,18 | 0,017 | 0,013 | Spuren | 41,9 |
| 11 | 0,06 | Spuren | 0,21 | 0,018 | 0,013 | Spuren | 48,4 |
| 12 | 0,05 | Spuren | 0,25 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 64,5 |
| 13 | 0,05 | Spuren | 0,19 | 0,018 | 0,014 | Spuren | 70,0 |
| 14 | 0,05 | Spuren | 0,36 | 0,019 | 0,015 | Spuren | 69,8 |
| 15 | 0,06 | Spuren | 0,22 | 0,019 | 0,015 | Spuren | 51,6 |
| 16 | 0,06 | Spuren | 0,29 | 0,018 | 0,014 | Spuren | 77,4 |
| 17 | 0,05 | Spuren | 0,29 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 77,4 |
| 18 | 0,06 | Spuren | 0,23 | 0,016 | 0,015 | Spuren | 54,8 |
In den Beispielen bildet Eisen in der chemischen Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes und des fertigen Stahls den Rest.
Der manganhaltige Oxidstoff wurde vor der Zugabe in die Pfanne bei 800 bis 13500C wärmevorbehandelt.
Nach der Bildung des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts mit einer Temperatur von 1 6000C wurde es im Verlauf von 6 Minuten in eine schamottebefütterte Stahlgießpfanne abgestochen.
Zu Beginn des Abstichs, als die Pfanne mit 0,2 bis 0,6 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts gefüllt war, gab man in die Pfanne 0,71 bis 1,62t des manganhaltigen Oxidstoffs, was einer Manganzugabe von 2,0 bis 4/3kg pro Tonne des Metalls entspricht, 0,5t Kalk, 0,025t Flußspat und eine Aluminiumlegierung in solcher Menge, die zur Aufrechterhaltung des Verhältnisses des Aluminiums zum Mangan in den in der Tabelle 4 genannten Grenzen notwendig ist.
Nach Beendigung des Abstichs befindet sich in der Pfanne ein Metall, dessen chemische Zusammensetzung in der Tabelle 4 angeführt ist.
Aus der Tabelle 4 ist ersichtlich, daß man bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Grenzen der beanspruchten Kennwerte und Technologie einen Stahl mit einer höheren Qualität gewinnt.
Der Ausbringungsgrad des Mangans vom manganhaltigen Oxidstoff bis zum fertigen Stahl betrug etwa 80%. Manganhaltige Ferrolegierungen wurden nicht verwendet. Durch Verzicht auf die Verwendung von manganhaltigen Ferrolegierungen bei der Erzeugung von kochendem Stahl wurden die Manganverluste um 12 bis 15% gesenkt, d. h. die Verluste, die bei der Herstellung von Ferrolegierungen und beim Legieren von Stahl mit diesen Ferrolegierungen in der Pfanne entstehen.
Der hergestellte Stahl wurde zu 16,7t schweren Gußblöcken vergossen. Eine Begutachtung der Oberfläche und der mechanischen Eigenschaften des fertigen Walzerzeugnisses (2 mm starkes Blech) hat gezeigt, daß die Ausschußquote beim Walzen um 21 % zurückgegangen ist.
Aus der Tabelle 4 ist ersichtlich, daß in dem Schmelzen Nr. 2,3,4,11 bis 18 die technologischen Kennwerte dem beanspruchten Verfahren entsprechen. In diesen Beispielen ist ein höherer Ausbringungsgrad des Mangans erzielt worden.
Verfahren zur Herstellung von vanadiumhaltigem kochendem Stahl.
Das Verfahren zur Herstellung von vanadiumhaltigem kochendem Stahl wurde in einem 250-t-Sauerstoffkonverter und das Garschmelzen zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung in einer Stahlgießpfanne durchgeführt.
Die Tabelle 5 enthält 18 Beispiele der Erzeugung von vanadiumhaltigem kochendem Stahl und ihre technologischen Kennwerte, die der beanspruchten Technologie entsprechen und über den Rahmen der beanspruchten Technologie hinausgehen.
| Tabelle 5 | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs, Anteil des abgesto | Ende | Abstichs desk. H. | Zeitpunkt der Zugabe des Reduktionsmittels | Ende |
| lfd. | chenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts (k. H.) | 3 | vor Beendigung des | 5 | |
| Nr. | Beginn | 0,2 der gesamten Masse vor Beendigung des | Abstichs desk. H. | Beginn | vor Beendigung des |
| 2 | des k. H. | vor Beendigung des | 4 | Abstichs desk. H. | |
| 1 | 0,25 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | |
| 1 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,35 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 2 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,5 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 3 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,6 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 4 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,2 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 5 | nachdem Abstich | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,6 | desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 6 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,35 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 7 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,35 | Abstichs desk. H. | nach dem Oxid | vor Beendigung des | ||
| 8 | vor Beendigung des | stoff | Abstichs desk. H. | ||
| 0,35 | Abstichs desk. H. | vor dem Oxid | nach dem Abstich | ||
| 9 | vor Beendigung des | stoff | desk. H. | ||
| 0,35 | Abstichs desk. H. | nach Zugabe des | vor Beendigung des | ||
| 10 | vor Beendigung des | Oxidstoffs | Abstichs desk. H. | ||
| 0,35 | Abstichs desk. H. | nach Zugabe des | vor Beendigung des | ||
| 11 | Oxidstoffs | Abstichs desk. H. | |||
| 0,35 | nach Zugabe des | vor Beendigung des | |||
| 12 | Oxidstoffs | Abstichs desk. H. | |||
| nach Zugabe des | |||||
| 13 | Oxidstoffs | ||||
| lfd. | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffs, Anteil des abgesto | Temperatur der Wärme | Ende | Zeitpunkt der Zugabe des Reduktionsmittels | Ende |
| Nr. | chenen kohlenstoffhaltigen Halbprodukts (k. H.) | behandlung des Stoffs, 0C | 3 | 5 | |
| Beginn | vor Beendigung des | Beginn | vor Beendigung des | ||
| 1 | 2 | 6 | Abstichs desk. H. | 4 | Abstichs desk. H. |
| 14 | 0,35 | 800 | vor Beendigung des | nach Zugabe des | vor Beendigung des |
| 900 | Abstichs desk. H. | Oxidstoffs | Abstichs desk. H. | ||
| 15 | 0,35 | 1100 | vor Beendigung des | nach Zugabe des | vor Beendigung des |
| 1250 | Abstichs desk. H. | Oxidstoffs | Abstichs desk. H. | ||
| 16 | 0,35 | 1350 | vor Beendigung des | nach Zugabe des | vor Beendigung des |
| 1100 | Abstichs desk. H. | Oxidstoffs | Abstichs des k. H. | ||
| 17 | 0,35 | 1100 | vor Beendigung des | nach Zugabe des | vor Beendigung des |
| 1100 | Abstichs desk. H. | Oxidstoffs | Abstichs desk. H. | ||
| 18 | 0,35 | 1100 | nach Zugabe des | ||
| 1100 | Oxidstoffs | Verhältnis des Alumi- | |||
| 800 | niumszum | ||||
| 1350 | Menge des zugesetzten | Mangan | |||
| 1100 | Mangans, kg/t | 8 | |||
| 1100 | 0,25:0,9 | ||||
| 1100 | 7 | 0,3:0,95 | |||
| 1100 | 2,0 | 0,31:1,0 | |||
| 1 100 | 2,3 | 0,32:1,05 | |||
| 1 100 | 3,1 | 0,35:1,1 | |||
| 3,9 | 0,31:1,0 | ||||
| 4,3 | 0,31:1,0 | ||||
| 3,1 | 0,31:1,0 | ||||
| Fortsetzung der Tabelle 5 | 3,1 | 0,31:1,0 | |||
| lfd. | 3,1 | 0,31:1,0 | |||
| Nr. | 3,1 | 0,31:1,0 | |||
| 3,1 | 0,31:1,0 | ||||
| 1 | 3,1 | 0,31:1,0 | |||
| 1 | 3,1 | 0,31:1,0 | |||
| 2 | 2,0 | 0,25:1,0 | |||
| 3 | 4,3 | 0,35:1,0 | |||
| 4 | 3,1 | 0,31:0,9 | |||
| 5 | 3,1 | 0,31:1,1 | |||
| 6 | 3,1 | ||||
| 7 | 3,1 | ||||
| 8 | |||||
| 9 | |||||
| 10 | |||||
| 11 | |||||
| 12 | |||||
| 13 | |||||
| 14 | |||||
| 15 | |||||
| 16 | |||||
| 17 | |||||
| 18 | |||||
| lfd. | Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, Angabe in | Si | Mn | S | P | Al | Chemische Zusammensetzung des fertigen Stahls, Angabe in | S | P | Al | V | V | Chemische | Si | 24 |
| Nr. | Masseanteile in % | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | Masseanteile in % | 19 | 20 | 21 | 22 | 15 | 17 | 43,7 | |
| Spuren | 0,06 | 0,017 | 0,015 | Spuren | 0,017 | 0,015 | Spuren | 0,007 | Spuren | Zusammensetzung | Spuren | 87,5 | |||
| Spuren | 0,06 | 0,018 | 0,013 | Spuren | Mn | 0,018 | 0,013 | Spuren | 0,014 | Spuren | des fertigen Stahls, | Spuren | 93,7 | ||
| Spuren | 0,07 | 0,017 | 0,014 | Spuren | 18 | 0,017 | 0,014 | Spuren | 0,015 | Spuren | Angabe | Spuren | 87,5 | ||
| C | Spuren | 0,05 | 0,017 | 0,013 | Spuren | 0,18 | 0,017 | 0,013 | Spuren | 0,014 | Spuren | Spuren | 37,5 | ||
| 1 | 9 | Spuren | 0,05 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 0,24 | 0,017 | 0,012 | Spuren | 0,066 | Spuren | Masseanteile in % | Spuren | 31,3 |
| 1 | 0,06 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,015 | Spuren | 0,32 | 0,018 | 0,015 | Spuren | 0,005 | Spuren | C | Spuren | 37,5 |
| 2 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,014 | Spuren | 0,35 | 0,019 | 0,014 | Spuren | 0,006 | Spuren | 16 | Spuren | 25,0 |
| 3 | 0,06 | Spuren | 0,07 | 0,017 | 0,013 | Spuren | 0,32 | 0,018 | 0,013 | Spuren | 0,004 | Spuren | 0,06 | Spuren | 18,7 |
| 4 | 0,06 | Spuren | 0,07 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 0,16 | 0,016 | 0,013 | Spuren | 0,003 | Spuren | 0,05 | Spuren | 18,7 |
| 5 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,017 | 0,014 | Spuren | 0,28 | 0,017 | 0,014 | Spuren | 0,003 | Spuren | 0,06 | Spuren | 25,5 |
| 6 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,013 | Spuren | 0,22 | 0,018 | 0,013 | Spuren | 0,004 | Spuren | 0,06 | Spuren | 37,5 |
| 7 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,017 | 0,015 | Spuren | 0,27 | 0,018 | 0,015 | Spuren | 0,006 | Spuren | 0,05 | Spuren | 87,5 |
| 8 | 0,05 | Spuren | 0,07 | 0,018 | 0,015 | Spuren | 0,20 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 0,014 | Spuren | 0,05 | Spuren | 87,5 |
| 9 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 0,24 | 0,016 | 0,012 | Spuren | 0,014 | Spuren | 0,06 | Spuren | 81,3 |
| 10 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,017 | 0,012 | Spuren | 0,24 | 0,017 | 0,012 | Spuren | 0,013 | Spuren | 0,05 | Spuren | 75,0 |
| 11 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,019 | 0,013 | Spuren | 0,23 | 0,019 | 0,013 | Spuren | 0,012 | Spuren | 0,06 | Spuren | 81,3 |
| 12 | 0,05 | Spuren | 0,05 | 0,019 | 0,012 | Spuren | 0,23 | 0,019 | 0,012 | Spuren | 0,013 | Spuren | 0,06 | Spuren | 87,5 |
| 13 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,018 | 0,014 | Spuren | 0,19 | 0,018 | 0,014 | Spuren | 0,014 | Spuren | 0,05 | Spuren | |
| 14 | 0,06 | Fortsetzung der Tabelle 5 | 0,17 | 0,05 | |||||||||||
| 15 | 0,06 | lfd. | 0,13 | Ausbrin | 0,06 | Ausbringungs | |||||||||
| 16 | 0,05 | Nr. | 0,13 | gungsgrad | 0,06 | grad des | |||||||||
| 17 | 0,06 | 0,06 | |||||||||||||
| 18 | 0,05 | 0,05 | des Mangans, Vanadiums, | ||||||||||||
| 1 | 0,06 | ||||||||||||||
| 1 | 0,05 | 23 | |||||||||||||
| 2 | 60,0 | ||||||||||||||
| 3 | 78,3 | ||||||||||||||
| 4 | 80,6 | ||||||||||||||
| 5 | 76,9 | ||||||||||||||
| 6 | 62,8 | ||||||||||||||
| 7 | 55,0 | ||||||||||||||
| 8 | 53,5 | ||||||||||||||
| 9 | 48,4 | ||||||||||||||
| 10 | 64,5 | ||||||||||||||
| 11 | 48,4 | ||||||||||||||
| 12 | 61,3 | ||||||||||||||
| 13 | 58,1 | ||||||||||||||
| 14 | 54,8 | ||||||||||||||
| 15 | 54,8 | ||||||||||||||
| 16 | 41,9 | ||||||||||||||
| 17 | 38,7 | ||||||||||||||
| 18 | 25,8 | ||||||||||||||
| 22,6 | |||||||||||||||
In den Beispielen bildet Eisen in der chemischen Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes und des fertigen Stahls den Rest.
Das Legieren mit Mangan und Vanadium erfolgte durch ihre Reduktion aus Oxidstoffen.
Zu diesem Zweck sind bei 800 bis 11000C wärmevorbehandeltemanganhaltige Oxidstoffe und ein vanadiumhaltiger Oxidstoff mit folgender Zusammensetzung verwendet worden (Masseanteil in %):
V2O5-85,23; SiO2-2,5; Fe2O3-7,0; AI2O3-0,4; CaO-2,1; MgO-0,6; TiO2-1,8; P-0,07; S-0,3; der bei 1 6000C einer Wärmevorbehandlung unterworfen worden war.
Als schlackenbildende Stoffe und als Reduktionsmittel wurden die gleichen Stoffe wie im Beispiel 2 verwendet.
Nach der Bildung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes im Konverter mit einer Temperatur von 1635 0C wurde es in eine Pfanne mit basischer Auskleidung abgestochen.
Nachdem 0,2 bis 0,6 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne abgestochen war, gab man 1,2 bis 2,5t des vanadiumhaltigen Oxidstoffes, was einer Vanadiumzugabe von 2,0 bis 4,3 kg pro Tonne des Halbproduktes entspricht, 0,8t Kalk, 0,06t Flußspat und eine Aluminiumlegierung in solcher Menge zu, die dem Bereich entspricht, in dem das in der Tabelle 5 angeführte Verhältnis des Aluminiums zum Mangan schwankt.
Nach Beendigung des Abstichs befand sich in der Pfanne ein Stahl, dessen chemische Zusammensetzung in der Tabelle 5 angeführt ist.
Der Ausbringungsgrad des Vanadiums betrug 89% und des Mangans 90,6%. Beim Schmelzen des Stahls wurden keine manganhaltigen und vanadiumhaltigen Ferrolegierungen verwendet.
Der hergestellte Stahl wurde in Kokillen zu 8,17t schweren Blöcken vergossen, die dann zu Knüppeln gewalzt wurden. Eine Einschätzung der Oberflächengüte ergab, daß die Ausschußquote um 25% zurückgegangen ist.
Ein hoher Ausbringungsgrad der Legierungselemente aus dem Oxidstoff ermöglicht es, den Stahl billiger herzustellen.
Die Beispiele der Schmelzen Nr. 2,3,4,11 bis 18 entsprechen den technologischen Kennwerten des beanspruchten Verfahrens.
In diesen Beispielen hat man Metall mit den höchsten Qualitätsmerkmalen gewonnen, und zwar den höchsten Ausbringungsgrad von Mangan und Vanadium aus den Oxidstoffen.
Erzeugung von Stahl, der mit Aluminium legiert ist.
Die Erzeugung von aluminiumlegiertem Stahl wurde in einem 350-t-Sauerstoffkonverter und das Garschmelzen zur Erreichung der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung in einer Stahlgießpfanne durchgeführt.
Die Tabelle 6 enthält 14 Beispiele der Erzeugung von aluminiumlegiertem Stahl und ihre technologischen Kennwerte, die der beanspruchten Technologie entsprechen und über den Rahmen der beanspruchten Technologie hinausgehen.
| lfd. | Zeitpunkt der Zugabe des Oxidstoffes, Anteil des | Ende | des Abstichs des k. H. | Zeitpunkt der Zugabe des Reduktionsmittels | Ende |
| Nr. | abgestochenen kohlenstoffhaltigen Halbproduktes, (k. H.) | 3 | vor Beendigung | 5 | |
| Beginn | 0,2 der gesamten Masse vor Beendigung | desAbstichsdesk. H. | Beginn | vor Beendigung des | |
| 1 | 2 | des k. H. | vor Beendigung | 4 | Abstichs desk. H. |
| 1 | 0,25 | desAbstichsdesk. H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 2 | 0,35 | desAbstichsdesk. H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 3 | 0,5 | des Abstichs des k. H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 4 | 0,6 | des Abstichs des k. H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 5 | 0,2 | des Abstichs des k. H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| nachdem Abstich | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 6 | 0,6 | desk. H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 7 | 0,35 | des Abstichs des k. H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 8 | 0,35 | desAbstichsdesk. H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | Abstichs desk. H. | |||
| 9 | 0,35 | des Abstichs des k. H. | vordem | nach dem Abstich | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | desk. H. | |||
| 10 | 0,35 | des Abstichs des k. H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | des Abstichs des k. H. | |||
| 11 | 0,35 | desAbstichsdesk. H. | nachdem | vor Beendigung des | |
| vor Beendigung | Oxidstoff | des Abstichs des k. H. | |||
| 12 | 0,35 | desAbstichsdesk. H. | nach dem | vor Beendigung des | |
| Oxidstoff | des Abstichs des k. H. | ||||
| 13 | 0,35 | nachdem | vor Beendigung des | ||
| Oxidstoff | des Abstichs des k. H. | ||||
| 14 | nachdem | ||||
| Oxidstoff | |||||
Lfd
Nr.
Temperatur der Wärmebehandlung des manganhaltigen Oxidstoffes, °C
Menge des nach dem Abstich des k. H. zugesetzten Aluminiums, kg/t
| 1 | 800 |
| 2 | 900 |
| 3 | 1100 |
| 4 | 1250 |
| 5 | 1350 |
| 6 | 1100 |
| 7 | 1100 |
| 8 | 1100 |
| 9 | 1100 |
| 10 | 1100 |
| 11 | 800 |
| 12 | 1350 |
| 13 | 1100 |
| 14 | 1100 |
0,45 0,65 0,85 0,90 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
Fortsetzung der Tabelle 6
| lfd. | Chemische Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen | Si | Mn | S | Chemische Zusammensetzung des fertigen Stahls, | Si | Mn | S | P | Al |
| Nr. | Halbproduktes, Angabe in Masseanteile in % | 9 | 10 | 11 | Angabe in Masseanteile in % | 15 | 16 | 17 | 12 | 13 |
| C | Spuren | 0,07 | 0,018 | C | Spuren | 0,29 | 0,018 | 0,010 | Spuren | |
| 1 | 8 | Spuren | 0,07 | 0,018 | 14 | Spuren | 0,36 | 0,018 | 0,011 | Spuren |
| 1 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,019 | 0,06 | Spuren | 0,35 | 0,019 | 0,011 | Spuren |
| 2 | 0,07 | Spuren | 0,06 | 0,019 | 0,07 | Spuren | 0,35 | 0,019 | 0,012 | Spuren |
| 3 | 0,06 | Spuren | 0,07 | 0,018 | 0,06 | Spuren | 0,28 | 0,018 | 0,012 | Spuren |
| 4 | 0,06 | Spuren | 0,05 | 0,017 | 0,06 | Spuren | 0,25 | 0,017 | 0,010 | Spuren |
| 5 | 0,07 | Spuren | 0,05 | 0,017 | 0,07 | Spuren | 0,26 | 0,017 | 0,010 | Spuren |
| 6 | 0,07 | Spuren | 0,07 | 0,019 | 0,07 | Spuren | 0,26 | 0,019 | 0,011 | Spuren |
| 7 | 0,06 | Spuren | 0,08 | 0,019 | 0,06 | Spuren | 0,17 | 0,019 | 0,011 | Spuren |
| 8 | 0,07 | Spuren | 0,08 | 0,019 | 0,07 | Spuren | 0,23 | 0,019 | 0,011 | Spuren |
| 9 | 0,06 | Spuren | 0,06 | 0,017 | 0,06 | Spuren | 0,23 | 0,017 | 0,010 | Spuren |
| 10 | 0,06 | Spuren | 0,07 | 0,016 | 0,06 | Spuren | 0,29 | 0,016 | 0,010 | Spuren |
| 11 | 0,07 | Spuren | 0,07 | 0,018 | 0,07 | Spuren | 0,36 | 0,018 | 0,011 | Spuren |
| 12 | 0,07 | Spuren | 0,05 | 0,018 | 0,07 | Spuren | 0,34 | 0,018 | 0,011 | Spuren |
| 13 | 0,07 | 0,07 | ||||||||
| 14 | 0,06 | 0,06 | ||||||||
| Forsetzung der Tabelle 6 | ||||||||||
| Lfd. | ||||||||||
| Nr. | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 2 | ||||||||||
| 3 | ||||||||||
| 4 | ||||||||||
| 5 | ||||||||||
| 6 | ||||||||||
| 7 | ||||||||||
| 8 | ||||||||||
| 9 | ||||||||||
| 10 | ||||||||||
| 11 | ||||||||||
| 12 | ||||||||||
| 13 | ||||||||||
| 14 |
| lfd. | Chemische Zusammen | Al | Mechanische Eigen | 2 | Ausbringungs |
| Nr. | setzung des fertigen | 19 | schaften, kp/mm2 | 21 | grad des |
| Stahls, Angabe in | 0,038 | 31 | Mangans, % | ||
| Masseanteile in % | 0,043 | 33 | |||
| P | 0,063 | 1 | 32 | % | |
| 1 | 18 | 0,082 | 20 | 32 | 22 |
| 1 | 0,010 | 0,086 | 17 | 32 | 73,3 |
| 2 | 0,011 | 0,063 | 21 | 33 | 96,7 |
| 3 | 0,011 | 0,062 | 20 | 32 | 96,7 |
| 4 | 0,012 | 0,064 | 20 | 33 | 96,6 |
| 5 | 0,012 | 0,062 | 18 | 30 | 70,0 |
| 6 | 0,010 | 0,061 | 17 | 32 | 66,7 |
| 7 | 0,010 | 0,061 | 17 | 33 | 70,7 |
| 8 | 0,011 | 0,062 | 18 | 34 | 63,8 |
| 9 | 0,012 | 0,037 | 16 | 34 | 33,3 |
| 10 | 0,011 | 0,087 | 17 | 34 | 50,0 |
| 11 | 0,010 | 18 | 56,7 | ||
| 12 | 0,010 | 19 | 73,3 | ||
| 13 | 0,011 | 19 | 96,7 | ||
| 14 | 0,011 | 17 | 96,6 | ||
In allen Beispielen bildet Eisen in der chemischen Zusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes und des fertigen Stahls den Rest.
Es wurden die gleichen Stoffe wie im Beispiel 4 verwendet.
Der manganhaltige Oxidstoff ist bei 800 bis 11000C wärmevorbehandeit worden.
Nach der Gewinnung des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts im Konverter mit einer Temperatur von 1 6500C wurde es in eine Pfanne abgestochen.
Nach dem Abstich von 0,2 bis 0,6 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne gab man 2,3t des manganhaltigen Oxidstoffs, 0,6t Kalk, 0,08t Flußspat und 0,68t einer Aluminiumlegierung hinzu.
Nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne wurde eine zusätzliche Menge der Aluminiumlegierung mit einem spezifischen Aluminiumverbrauch von 0,4 bis 0,9kg pro Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts hinzugegeben.
Die Tabelle 6 zeigt die chemische Zusammensetzung des erzeugten Stahls.
Der Ausbringungsgrad des Mangans aus dem manganhaltigen Oxidstoff in den Stahl betrug 93%, des Aluminiums 94%. Der Prozeß des Legierens des Stahls mit Mangan ging gleichzeitig mit dem Abstich des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne zu Ende.
Dabei ist ein hochwertiger Stahl erzeugt worden. Davon zeugen seine mechanische Eigenschaften:
O1 = 21,0 kp/mm2 δ2 = 33,0 kp/mm2, worin
σ·,-Fließgrenze,
σ2 - statische Festigkeit sind.
Die hohen Werte der Ausbringung von Mangan und Aluminium ermöglichten eine Senkung der Kosten des Stahls infolge einer rationellen Ausnutzung der Stoffe.
Aus derTabelle 6 ist ersichtlich, daß man bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bereich der beanspruchten Kennwerte und Technologie ein Metall mit den günstigsten Qualitätsmerkmalen gewinnt, und zwar das günstigste Verhältnis der mechanischen Eigenschaften des fertigen Stahls bei einem hohen Ausbringungsgrad des Mangans aus dem Oxidstoff (Schmelzen Nr.2 bis 4 und 11 bis 14).
Aus den angeführten Beispielen und den beiliegenden Tabellen ist ersichtlich, daß die Anwendung der angebotenen Erfindung die Erzeugung von legiertem Massenstahl ohne Verwendung von Ferrolegierungen ermöglicht.
Die Anwendung der angebotenen Erfindung ermöglicht es, den Prozeß der Reduktion der Legierungselemente aus den Oxidstoffen zu beschleunigen und den fertigen Stahl zum Zeitpunkt der Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne zu gewinnen. Dadurch kann man die Leistung des Stahlschmelzaggregats erhöhen und auf eine zusätzliche Behandlung des Stahls außerhalb des Ofens zur Verbesserung seiner Eigenschaften verzichten.
Durch die Beseitigung der Auswürfe des geschmolzenen Metalls und der Schlacke aus der Pfanne und die erhebliche Verminderung der Absonderung gasförmiger Produkte der Desoxydation und des Legierens des Stahls in die Umwelt werden außerdem erheblich die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal verbessert.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine Verbesserung der Qualität des hergestellten Stahls bei Verbilligung seines Herstellungsprozesses.
Claims (3)
1. bei der Zugabe des Reduktionsmittels nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne eine Desoxydation des Metalls erfolgt, wodurch das Kochen des Stahls nach dem Vergießen schlechter vonstatten geht und dementsprechend in stärkerem Maß Oberflächendefekte an dem aus diesem Stahl hergestellten Walzgut auftreten;
1. Verfahren zur Erzeugung von Massenstahl, das das Schmelzen eines kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in einem Stahlschmelzaggregat, seinen Abstich in eine Pfanne und die Zugabe schlackenbildender Stoffe, eines Reduktionsmittels und wärmevorbehandelter, Legierungselemente enthaltender Oxidstoffe in die Pfanne beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zugabe der wärmevorbehandelten Oxidstoffe nach dem Abstich von nicht weniger als 0,25 und nicht mehr als 0,5 der Masse des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes begonnen wird, die Zugabe während des Abstichs dieses Halbproduktes fortgesetzt und vor Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes zu Ende geführt wird, wobei die Zugabe des Reduktionsmittels nach der Zugabe derwärmevorbehandelten Oxidstoffe erfolgt und vor Abschluß des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes beendet wird.
2. das Durchblasen des Metalls in der Pfanne mit Argon die Menge des Sauerstoffs im Stahl verringert, wodurch ebenfalls die Stahlqualität sinkt infolge des schlechten Kochens des Metalls nach dem Vergießen;
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmevorbehandelter Oxidstoff ein bei etwa 900 bis 1 2500C wärmevorbehandelter manganhaltiger Oxidstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung von kochendem Stahl der manganhaltige Oxidstoff in solcher Menge zugesetzt wird, daß 2,30 bis 3,90 kg Mangan auf eine Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes kommt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung von kochendem Stahl als Reduktionsmittel Aluminium verwendet wird, dessen Verbrauch aus dem Massenverhältnis des zugesetzten Aluminiums zum Mangan, das Bestandteil des zu erzeugenden Stahls ist, von (0,30 bis 0,32):(0,95 bis 1,05) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung von aluminiumlegiertem Stahl als Reduktionsmittel Aluminium verwendet wird, dessen Verbrauch aus dem Massenverhältnis des zugesetzten Aluminiums zum Mangan, das Bestandteil des herzustellenden Stahls ist, von (0,30 bis 0,32): (0,95 bis 1,05) bestimmt wird, wobei mit der Zugabe der schlackenbildenden Stoffe nach der Zugabe des als Reduktionsmittel verwendeten Aluminiums begonnen und die Zugabe während des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in die Pfanne fortgesetzt wird und nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes zusätzlich Aluminium in einer Menge von 0,45 bis 0,85 kg je Tonne des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes zugesetzt und das Durchblasen der Schmelze mit einem neutralen Gas durchgeführt wird.
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Massenstahl und wird im Hüttenwesen angewendet, insbesondere bei der Erzeugung von Konverter-, Siemens-Martin- und Elektromassenstahl sowie vorzugsweise bei der Erzeugung von Manganstählen.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Gegenwärtig werden in der ganzen Welt Ferrolegierungen als Legierungsstoffe bei der Erzeugung von Massenstahl verwendet. Die Verwendung von Ferrolegierungen ist mit großem Elektroenergieverbrauch verbunden, da ihre Herstellung sehr energieaufwendig ist. Außerdem entstehen bei der Herstellung von Ferrolegierungen umweltschädliche gasförmige Stoffe, die die nach internationalen Normen höchstzulässige Konzentration in der Luft überschreiten.
Die Erzeugung von Massenstahl bei Verwendung von Ferrolegierungen ist durch hohe Verluste des Legierungselementes und einen geringen Ausbringungsgrad des Legierungselementes für den Stahl gekennzeichnet. Das geschieht deshalb, weil der Herstellungsprozeß der Ferrolegierungen und der Prozeß des Legierens des Stahls mit diesen Ferrolegierungen bei hohen Temperaturen ablaufen und mit hohen Verlusten des Legierungselementes verbunden sind, das sich zusammen mit den gasförmigen Reaktionsprodukten verflüchtigt.
Außerdem ist bei der Herstellung von Ferrolegierungen der Basizitätsgrad der Schlacke sehr hoch, was zu großen Verlusten des Legierungselementes mit der Schlacke führt.
Der Ausbringungsgrad des Legierungselementes aus der Ferrolegierung in den Stahl ist gering, weil ungefähr der fünfte Teil der Ferrolegierung für die Desoxydation des Metalls verbraucht wird.
Es ist ein Verfahren zum Frischen von Stahl durch Zugabe von Oxidstoffen, die Metalle enthalten, die als Legierungselemente für den geschmolzenen Stahl auftreten, in ein Stahlschmelzaggregat bekannt (JP-PS 59-215412).
Dieses Verfahren beinhaltet die Beschickung des Stahlschmelzaggregates mit Roheisen, dann die Zugabe von Oxidstoffen in das Stahlschmelzaggregat, die Metalle enthalten, die Legierungselem'ente darstellen, z. B. Mangan, Chrom, Silizium, Molybdän, Vanadium, Niob und Kobalt, gleichzeitig mit einem kohlenstoffhaltigen Stoff und die folgende Zuführung eines Gas-Sauerstoff-Gemisches mit 20 bis 70% Sauerstoffgehalt von unten in das Stahlschmelzaggregat mit einer Intensität von 0,1 m3/t min. Dabei verringert sich die Menge des im kohlenstoffhaltigen Stoff enthaltenen Kohlenstoffs unter Entwicklung von Wärme, die für das Erwärmen und Schmelzen aller in das Stahlschmelzaggregat aufgegebenen Stoffe genutzt wird.
Außerdem wird ein Teil dieses Kohlenstoffs für die Reduktion der Legierungselemente aus der Schlackenschmelze verwendet, die mit großem Wärmeverbrauch verbunden ist. Im Ergebnis bekommt man einen niedriggekohlten Stahl.
Dadurch, daß die Oxidstoffe ohne vorherige Wärmebehandlung verwendet werden, enthalten sie Hydratwasser und leicht dissoziierbare Komplexverbindungen verschiedener Oxide. Wenn solche Oxide auf die Oberfläche oder in die Masse des flüssigen Metalls geraten, entstehen gasförmige Dissoziationsprodukte, deren Ausscheidung zum Aufschäumen der Schlacke und zu Auswürfen des Metalls und der Schlacke aus dem Stahlschmelzaggregat führt.
Als Reduktionsmittel werden in diesem Verfahren kohlenstoffhaltige Stoffe verwendet, die in das Stahlschmelzaggregat gleichzeitig mit den Oxidstoffen aufgegeben werden.
Es ist bekannt, daß die Reaktion des Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff unter Wärmeaufnahme abläuft. Deshalb muß das flüssige Metall vor der Zugabe der oxidischen und kohlenstoffhaltigen Stoffe zusätzlich bis auf höhere Temperaturen als beim Legieren des Stahls mit Ferrolegierungen erhitzt werden, um die bei der Reduktion eintretenden Wärmeverluste zu ersetzen.
Bei der gemeinsamen Zugabe der oxidischen und kohlenstoffhaltigen Stoffe und dem anschließenden Durchblasen des flüssigen Metalls mit einem Gas-Sauerstoff-Qemisch verbrennt außerdem der Kohlenstoff in Strom des Gasgemisches, wodurch der Kohlenstoff als Reduktionsmittel unrationell genutzt wird.
Außerdem kann man bei der Anwendung dieses Verfahrens einen bestimmten Ausbringungsgrad des Legierungselements, z. B.
des Mangans aus dem Oxidstoff in den Stahl nicht erzielen, da man nicht vorausberechnen kann, welche Menge des kohlenstoffhaltigen Stoffes für die Reduktion verbraucht wird und welche Menge verbrennt.
In hohem Grad hängt die zweckentsprechende Verwendung des Mangans im bekannten Verfahren vom Endgehalt des Kohlenstoffes im Stahl ab. Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,2% beträgt, übersteigt der Ausbringungsgrad des Mangans 60%. Außerdem ist das bekannte Verfahren begrenzt anwendbar, weil ein spezielles Stahlschmelzaggregat mit Bodengebläse benötigt wird, als Metallsatz nur ein von Schwefel, Phosphor und Silizium gereinigtes Roheisen verwendet werden kann, dessen Temperatur nach dem Frischen 12500C nicht übersteigt gegen 1350 bis 1400°C von gewöhnlichem Stahlroheisen, und weil hochwertiges Manganerz mit einem Mangangehalt bis 50% verwendet werden muß.
Alle diese Besonderheiten tragen zur Verteuerung des Stahls bei durch die Notwendigkeit der Anwendung eines speziellen Stahlschmelzaggregats, das nicht immer gerechtfertigt ist bei der Erzeugung von Massenstahl, durch erhöhten Verbrauch der Wärmeträgerzum Ausgleichen der beim Frischen des Roheisens eintretenden Wärmeverluste und auch durch die Notwendigkeit der Verwendung hochwertigen, teuren Manganerzes.
Es ist ein Verfahren zum Legieren von Stahl mit Mangan bekannt (SU-PS 1044641), das das Schmelzen eines kohlenstoffhaltigen Halbproduktes in einem Stahlschmelzaggregat, seinen Abstich in eine Pfanne und die Zugabe eines wärmevorbehandelten, ein Legierungselement enthaltenden Oxidstoffes in die Pfanne auf die Oberfläche des flüssigen Halbprodukts beinhaltet. Als Oxidstoff verwendet man phosphorarme Manganschlacke aus der Produktion von Ferrolegierungen (MPS) zusammen mit einem Reduktionsmittel, und zwar Aluminium, und Kalk in solcher Menge, daß die Basizität der Schlacke von 2,0 bis 3,5 erreicht wird. Dann bebläst man die Oberfläche mit Sauerstoff im Verlauf von 3 bis 30 Sekunden und bläst mit Argon durch.
Bei der Anwendung dieses Verfahrens kann man jedoch keinen hochwertigen Stahl erhalten, weil die Zugabe des ein Legierungselement, und zwar Mangan enthaltenden Oxidstoffs (phosphorarme Manganschlacke aus der Produktion von Ferrolegierungen), eines Reduktionsmittels und von Kalk in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne erfolgt, wonach Sauerstoff zugeführt wird.
Solch eine Zugabe der Stoffe in die Pfanne erschwert die Steuerung des Legierungsprozesses des Stahls und schafft keine Bedingungen für das Entfernen nichtmetallischer Einschlüsse aus der Masse des flüssigen Metalls, die durch die Desoxydation des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts mit Hilfe eines Reduktionsmittels entstehen. Die Zuführung von Sauerstoff führt zu unrationellem Verbrauch des Reduktionsmittels durch Abbrand, wodurch ebenfalls die Qualität des fertigen Stahls auf Grund eines erhöhten Gehalts an nichtmetallischen Einschlüssen im Stahl beeinträchtigt wird.
Die gemeinsame Zugabe der Stoffe nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts in die Pfanne führt zum Zusammenlegen der Reduktion des Mangans aus der Schlackenschmelze, der Desoxydation und des Legierens des Metalls mit Aluminium. Dadurch bekommt man einen Stahl, der mit Aluminium legiert ist, während man keinen unberuhigten Stahl erhalten kann.
Außerdem führt die gemeinsame Zugabe der Stoffe in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts zum Sinken der Ausbringung des Legierungselements Mangan aus der Schlackenschmelze und zu unrationellem Verbrauch des Reduktionsmittels, wodurch die notwendige Menge an Mangan im fertigen Stahl nicht erreicht wird.
Das alles verschlechtert die Qualität des fertigen Stahls.
Beider Anwendung dieses Verfahrens kann man keinen hochwertigen unberuhigten Stahl erhalten, da:
3. die Verwendung phosphorarmer Manganschlacke aus der Produktion von Ferroligierungen als Legierungszusatz den Sauerstoffgehalt des Stahls vor dem Vergießen infolge einer geringen Reduzierbarkeit der phosphorarmen Manganschlacke (MPS) verringert. Das erklärt sich durch das Vorhandensein schwerreduzierbarer Mangansilikate in der MPS, für deren Zerlegen und für das anschließende Reduzieren des Mangans aus den Oxiden eine hohe Temperatur von etwa 1 6000C notwendig ist, die nur durch zusätzlichen Energieverbrauch erreicht werden kann. Das Schmelzen der MPS erfordert zusätzlich Zeit, und das in die Pfanne gegebene Reduktionsmittel wird in diesem Fall zur Desoxydation des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts verbraucht und in geringerem Maß für seinen eigentlichen Zweck, d.h. zur Reduktion des Legierungselements, und zwar des Mangans aus der Schlackenschmelze.
Dadurch sinkt der Sauerstoffgehalt des Stahls vor dem Vergießen und wächst die Menge an nichtmetallischen Einschlüssen. Nach dem Vergießen des Stahls verschlechtert sich sein Kochen, wodurch die Qualität des fertigen Stahls sinkt und der Ausschuß beim Herstellen von Walzgut aus dem erzeugten Stahl zunimmt.
Außerdem ist es beider Anwendung dieses Verfahrens sehr schwer, einen Stahl zu gewinnen, dessen Mangan-und Aluminiumgehalt sich in einem engen Bereich befindet, weil die Menge und die Reihenfolge der Zugabe des Oxidstoffs und des Reduktionsmittels in die Pfanne nicht geregelt ist. Bei diesem Verfahren gibt man gleich nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts das Reduktionsmittel und den manganhaltigen Oxidstoff in die Pfanne, weshalb gleichzeitig die Reduktion des Mangans und die Desoxydation und das Legieren des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts mit Aluminium vonstatten geht. Auf Grund dessen, daß alle Stoffe in das Metallbad mit unbekanntem und unregulierbarem Oxydationsgrad des kohlenstoffhaltigen Halbproduktes gelangen, treten die gleichen Nachteile in Erscheinung wie beim gewöhnlichen Desoxydieren des Metalls mit Aluminium, d.h., der Ausnutzungsgrad seines für die Desoxydation und das Legieren des Metalls verbrauchten Teils schwankt in einem weiten Bereich. In diesem Fall kann man einen Stahl sowohl mit einem sehr niedrigen, als auch einem sehr hohen Aluminiumgehalt, aber keinen Stahl mit einem festgelegten Aluminiumgehalt gewinnen.
In diesem Verfahren ist der Verbrauch der manganhaltigen Stoffe nicht geregelt, was neben der unkontrollierten Ausnutzung des Aluminiums das Erzielen des Mangangehalts des Stahls in einem engen vorgegebenen Bereich erschwert und zu einer Senkung der Qualität des fertigen Stahls führt.
Bei der Stahlerzeugung nach diesem Verfahren sinkt die Leistung des Stahlschmelzaggregats im Vergleich zum Legieren des Stahls mit manganhaltigen Ferrolegierungen, da die Zugabe aller Stoffe in die Pfanne nach Beendigung des Abstichs des kohlenstoffhaltigen Halbprodukts mit einer Verlängerung des Legierungsprozesses und zusätzlichem Zeitaufwand verbunden ist. Das hat eine Senkung der Leistung des Aggregats und eine Verteuerung des Stahls zur Folge.
Außerdem ist der in dem bekannten Verfahren verwendete manganhaltige Oxidstoff teuer, da er in Lichtbogenöfen hergestellt wird, d. h., seine Produktion erfordert viel Elektroenergie und erhebliche Investitionen für die Ausrüstung. Die Verwendung eines solchen Materials verteuert natürlich den Stahl. Zusammen mit einer nicht hohen Ausbringung des Legierungselements Mangan (etwa 80%) und den Verlusten des Aluminiums infolge seines unrationellen Verbrauchs, die über 20% betragen, wird der Stahl noch teurer.
Außerdem kann man nach diesem Verfahren nur Manganstahl und keinen mit anderen Elementen legierten Stahl erzeugen. Die gemeinsame Zugabe der Oxidstoffe und des Reduktionsmittels wird von einem starken Abbrand des Reduktionsmittels begleitet. Das geschieht deshalb, weil das Reduktionsmittel ein leichterer Stoff ist, sich an der Oberfläche der Schlackenschmelze ansammelt und mit dem Luftsauerstoff reagiert, da es eine größere Sauerstoffaffinität als das Legierungselement, das Bestandteil des Oxidstoffes ist, hat.
Die Reduktionsstoffe haben eine niedrigere Schmelztemperatur als die das Legierungselement enthaltenden Oxidstoffe, weshalb die Reduktionsstoffe zuerst schmelzen, wenn sie zusammen auf die Oberfläche des flüssigen Metalls geraten. Die Dichte der Reduktionsmittel ist über zweimal geringer als die Dichte des flüssigen Stahls, deshalb schmelzen die Reduktionsmittel an der Oberfläche des flüssigen Metalls. Im Beisein von Eisenoxiden, die immer an der Oberfläche des flüssigen Metalls vorhanden sind, wird der Schmelzprozeß gewöhnlich von der Bildung gasförmiger Produkte der unvollständigen Oxydation der Reduktionsmittel begleitet. Das führt zu ihrem unrationellen Verbrauch und zur Senkung des Ausbringungsgrades des Legierungselementes aus dem Oxidstoff in den Stahl, wodurch die Stahlerzeugung wesentlich teurer wird. Nach diesem Verfahren gewinnt man keinen unberuhigten Stahl, da das Durchblasen mit Argon den Sauerstoffgehalt des Stahls verringert und seine Qualität infolge des schlechten Kochens während des Vergießens verschlechtert. Bei der Erzeugung von mit Aluminium legiertem Stahl nach diesem Verfahren muß der Verbrauch des Reduktionsmittels erheblich erhöht werden. Eine Erhöhung des Verbrauchs des Reduktionsmittels führt jedoch zur Verunreinigung des Metalls durch nichtmetallische Einschlüsse, und zwar durch Reaktionsprodukte der Reduktion der die Legierungselemente enthaltenden Oxidstoffe. Das wiederum verschlechtert die Qualität des erzeugten Stahls.
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Publications (1)
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- 1989-08-30 DD DD33220389A patent/DD284697A5/de not_active IP Right Cessation
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